初学者
10 分钟

使用A4988和STM32G071RB控制步进电机

微步进驱动器,用于控制带有内置翻译器的双极步进电机,实现简便操作

Stepper 2 Click with Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Stepper 2 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G071RB

只需两个信号,一个用于控制旋转方向,另一个用于控制步进,即可实现步进电机的双向运动。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Stepper 2 Click基于 Allegro Microsystems 公司的 DMOS 微步进驱动器 A4988。Stepper click的其他特性包括欠压、串通、短路、过流和热保护,因此Click板™可以可靠地运行。其高达35V的输入电压范围可以驱动各种步进电机。由于集成了翻译器部分,这款高度集成的集成电路提供了非常简单的双极步进电机控制接口。该部分控制输出驱动器,实现步进电机的平稳运动。通过控制整个旋转周期中的电流强度及其衰减,实现了每个位置的恒定扭矩。电流调节器使用内部比较器、DA转换器(DAC)和外部感测电阻。感测电阻将电流限制在约1.6A左右(参考电压为3.3V)。该Click板™配备了输入和

输出螺钉端子。右端子连接外部电源,其电压应保持在8V至35V的范围内。步进电机可以通过螺钉端子连接,其输入端子标记为1A、1B和2A、2B。Stepper 2 Click使用GPIO引脚,允许主机MCU控制电机。在ST引脚上的低到高的过渡将执行一个旋转步骤。DIR引脚上的逻辑状态控制旋转方向。步长由三个引脚确定:MS1、M2和MS3。可以使用五种运动步长,从全步长到十六分之一步长。MS1、MS2和MS3引脚被路由到标有步进模式(J1、J2和J3)的SMD跳线上,允许根据微步进分辨率真值表移动每个跳线以选择步长。该设备支持睡眠模式,通过SL引脚上的低逻辑电平激活。这将关闭A4988 IC

的未使用部分,将功耗降至最低。唤醒事件发生后(SL引脚上的逻辑高电平),需要至少1ms的延迟,直到充电泵电容器再次充电,从而允许A4988 IC的输出级驱动器正常工作。EN引脚允许主机MCU打开或关闭A4988 IC的输出级MOSFET。将此引脚断开到低逻辑电平将使输出级启用。RST引脚将DAC和相电流极性设置为初始Home状态。这个Click板™只能在3.3V逻辑电压级别下运行。在使用不同逻辑电平的MCU之前,板子必须执行适当的逻辑电压级转换。此外,此Click板™配备了包含易于使用的函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

Stepper 2 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G071RB MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于 ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

36864

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

28BYJ-48是一款适用于各种应用的可调节5V直流步进电机,具有紧凑的设计。它具有四相、速度变换比为1/64和步距角为5.625°/64步,可实现精确控制。该电机工作频率为100Hz,在25°C时的直流电阻为50Ω±7%。它的空载牵引频率大于600Hz,空载推出频率超过1000Hz,确保在不同场景下的可靠性。在120Hz时,自定位扭矩和牵引扭矩均超过34.3mN.m,28BYJ-48提供了稳健的性能。其摩擦力矩范围为600到1200 gf.cm,而拉入扭矩为300 gf.cm。这款电机是满足您步进电机需求的可靠高效选择。


Stepper 2 Click accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Driver Enable
PC0
AN
Reset
PC12
RST
Sleep Mode Control
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Step Trigger
PC8
PWM
Direction Control
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Stepper 2 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32G071RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
LTE IoT 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE IoT 5 Click complete accessories setup image hardware assembly
Nucleo-64 with STM32XXX MCU Access MB 1 Mini B Conn - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Clicker 4 for STM32F4 HA MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

通过调试模式的应用程序输出

1. 一旦代码示例加载完成,按下 "DEBUG" 按钮将启动构建过程,并将其编程到创建的设置上,然后进入调试模式。

2. 编程完成后,IDE 中将出现一个带有各种操作按钮的标题。点击绿色的 "PLAY" 按钮开始读取通过 Click board™ 获得的结果。获得的结果将在 "Application Output" 标签中显示。

DEBUG_Application_Output

软件支持

库描述

这个库包含了Stepper 2 Click驱动程序的API。

关键函数:

  • stepper2_drive_motor - 此函数以选择的速度驱动电机执行特定数量的步骤

  • stepper2_set_direction - 此函数通过设置DIR引脚逻辑状态来设置电机方向

  • stepper2_enable_device - 此函数通过将ENABLE引脚设置为低逻辑状态来启用设备

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * @file main.c
 * @brief Stepper 2 Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the Stepper 2 click board by driving the 
 * motor in both directions for a desired number of steps.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the click default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Drives the motor clockwise for 64 steps and then counter-clockiwse for 32 steps
 * with 2 seconds delay before changing the direction. All data is being logged on
 * the USB UART where you can track the program flow.
 *
 * @note
 * Step Motor 5v [MIKROE-1530] is a compatible stepper motor for this click board:
 * https://www.mikroe.com/step-motor-5v
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "stepper2.h"

static stepper2_t stepper2;   /**< Stepper 2 Click driver object. */
static log_t logger;    /**< Logger object. */

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    stepper2_cfg_t stepper2_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    stepper2_cfg_setup( &stepper2_cfg );
    STEPPER2_MAP_MIKROBUS( stepper2_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( DIGITAL_OUT_UNSUPPORTED_PIN == stepper2_init( &stepper2, &stepper2_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    stepper2_default_cfg ( &stepper2 );
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    log_printf ( &logger, " Move 64 steps clockwise\r\n\n" );
    stepper2_set_direction ( &stepper2, STEPPER2_DIR_CW );
    stepper2_drive_motor ( &stepper2, 64, STEPPER2_SPEED_VERY_FAST );
    Delay_ms ( 2000 );

    log_printf ( &logger, " Move 32 steps counter-clockwise\r\n\n" );
    stepper2_set_direction ( &stepper2, STEPPER2_DIR_CCW );
    stepper2_drive_motor ( &stepper2, 32, STEPPER2_SPEED_FAST );
    Delay_ms ( 2000 );
}

int main ( void ) 
{
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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