使用DRV8830和STM32L073RZ使您的电机控制项目更可靠

实现最佳电机响应

DC Motor 11 Click with Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

已发布 6月 20, 2024

点击板

DC Motor 11 Click

开发板

Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32L073RZ

拥抱刷式电机控制。使用这个直流电机控制解决方案来控制电机电流限制和电流感应！

硬件概览

它是如何工作的？

DC Motor 11 Click基于德州仪器的DRV8830，这是一款带有串行接口的低电压电机驱动器。该IC是一款集成的H桥驱动器，具有通过单个电阻限制负载电流的电流调节电路。H桥的低导通电阻降低了总功率损耗，而先进的控制电路在输出状态改变时注入死区间隔，防止电流穿越。DRV8830还集成了保护功能，包括欠压、过流和过温保护。这些事件中的每一个都将导致H桥的MOSFET被禁用。消除故障条件后，设备将继续其操作。DRV8830包括一个与DAC连接的内部参考电压。该DAC

产生一个用于设置PWM调节输出电压的电压，因此设置了电机的速度和方向。DAC由I2C接口的VSET位控制。有关所需输出电压的详细命令，请参阅DRV8830数据表。DC Motor 11 click使用I2C接口与主MCU通信，并且故障引脚（FLT）被路由到mikroBUS™插座的INT引脚。可以使用附加的SMD跳线帽（JP1和JP2）选择I2C地址，标记为ADDR SEL，确定了DRV8830从设备I2C地址的最低有效位。虽然DRV8830支持通过负载的最大直流/有效值或峰值驱动电流为1A，但限制为最

大0.6A。较高的电流将导致过流保护被激活。电机的峰值电流被限制在约1A，确保可靠的启动，同时防止过流保护被激活，即使施加了较大的负载扭矩。尽管H桥之间的电阻较低，但应监测电流以防止在负载相当高的情况下过度加热。该Click板只能使用3.3V逻辑电压电平操作。在使用具有不同逻辑电平的MCU之前，板子必须执行适当的逻辑电压电平转换。但是，该Click板配备了包含函数和示例代码的库，可用作进一步开发的参考。

DC Motor 11 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64搭载STM32L073RZ MCU提供了一个经济实惠且灵活的平台，供开发人员探索新的想法并原型化其设计。该板利用了STM32微控制器的多功能性，使用户能够为其项目选择性能和功耗之间的最佳平衡。它采用LQFP64封装的STM32微控制器，并包括一些必要的组件，例如用户LED，可以同时作为ARDUINO®信号使用，以及用户和复位按钮，以及用于精准定时操作的32.768kHz晶体振荡器。设计时考虑了扩展性和灵活性，Nucleo-64板具有ARDUINO®

Uno V3扩展连接器和ST morpho扩展引脚标头，为全面项目集成提供了对STM32 I/O的完全访问权限。电源选项具有适应性，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。该板还配备了一个内置的ST-LINK调试器/编程器，具有USB重新枚举功能，简化了编程和调试过程。此外，该板还设计了外部SMPS，以实现有效的Vcore逻辑供电，支持USB设备全速或USB SNK/UFP全速，以及内置的加密功能，增强了项目的功耗效率和安全性。通过专用

连接器提供了额外的连接性，用于外部SMPS实验、ST-LINK的USB连接器和MIPI®调试连接器，扩展了硬件接口和实验的可能性。开发人员将通过STM32Cube MCU软件包中全面的免费软件库和示例得到广泛的支持。这与与各种集成开发环境（IDE）的兼容性相结合，包括IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM和STM32CubeIDE，确保了平稳高效的开发体验，使用户能够充分发挥Nucleo-64板在其项目中的功能。

Nucleo 64 with STM32L073RZ MCU double side image

微控制器概述

MCU卡片 / MCU

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

192

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

RAM (字节)

20480

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

DC齿轮电机 - 430RPM（3-6V）代表了电机和齿轮箱的一体化组合，齿轮的添加导致了电机速度的降低，同时增加了扭矩输出。这种齿轮电机具有直齿轮箱，使其成为对扭矩和速度要求较低的应用的高度可靠解决方案。对于齿轮电机来说，最关键的参数是速度、扭矩和效率，在这种情况下，无负载时的速度为520RPM，最大效率时为430RPM，电流为60mA，扭矩为50g.cm。额定工作电压范围为3-6V，顺时针/逆时针旋转方向，这种电机代表了许多最初由刷式直流电机在机器人技术、医疗设备、电动门锁等领域执行的功能的极佳解决方案。

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

RST

SCK

MISO

MOSI

Power Supply

3.3V

Ground

GND

PWM

Fault Indicator

PC14

INT

I2C Clock

PB8

SCL

I2C Data

PB9

SDA

Ground

GND

“仔细看看！”

Click board™ 原理图

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 STM32L073RZ MCU作为您的开发板开始。

Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly

LTE IoT 5 Click front image 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

Clicker 4 for STM32F4 HA MCU Step hardware assembly

Necto No Display image step 8 hardware assembly

Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下，“应用程序输出”窗口支持实时数据监控，直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境，以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输，实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置，以确保正常运行。有关分步设置说明，请参考提供的教程。

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据，使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置，请按照提供的教程，其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时，请使用以下函数：plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式，用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称，并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

该库包含 DC Motor 11 Click 驱动程序的 API。

关键功能：

dcmotor11_control - 电机控制
dcmotor11_get_fault - 获取故障
dcmotor11_get_interrupt_state - INT引脚上的中断状态

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 
 * \brief DcMotor11 Click example
 * 
 * # Description
 * This application is motor driver with the current limiting and current sensing.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initialization driver init and sets first motor settings.
 * 
 * ## Application Task  
 * Waits for valid user input and executes functions based on set of valid commands.
 * 
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "dcmotor11.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static dcmotor11_t dcmotor11;
static log_t logger;

uint8_t motor_speed;
uint8_t motor_dir;
uint8_t f_motor_state = 1;

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    dcmotor11_cfg_t cfg;

    /** 
     * 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.

    dcmotor11_cfg_setup( &cfg );
    DCMOTOR11_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    dcmotor11_init( &dcmotor11, &cfg );

    dcmotor11_get_fault( &dcmotor11 );
    
    // Start settings 
    motor_dir = DCMOTOR11_DIRECTION_FORWARD;
    motor_speed = DCMOTOR11_VSET_480mV;
    dcmotor11_control( &dcmotor11, DCMOTOR11_DIRECTION_FORWARD, motor_speed );
}

void application_task ( void )
{
    // Speed increase 
    motor_speed += 4;
    if ( motor_speed >= DCMOTOR11_VSET_4820mV )
    {
        log_printf( &logger, "---- MAX SPEED ---- \r\n" );
        motor_speed = DCMOTOR11_VSET_4820mV;
        dcmotor11_control( &dcmotor11, motor_dir, motor_speed );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, "---- Speed increase ---- \r\n" );
        log_printf( &logger, " MOTOR SPEED: %d \r\n", motor_speed );
        
        dcmotor11_control( &dcmotor11, motor_dir, motor_speed );
    }

    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );

    // Speed decrease 
    motor_speed -= 4;
    if ( motor_speed < DCMOTOR11_VSET_480mV )
    {
        log_printf( &logger, "---- MIN SPEED ---- \r\n" );
        motor_speed = DCMOTOR11_VSET_480mV;
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, "---- Speed decrease ---- \r\n");
        log_printf( &logger, " MOTOR SPEED: %d \r\n", motor_speed );
        
        dcmotor11_control( &dcmotor11, motor_dir, motor_speed );
    }

    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );

    // Stop / Start
    if( f_motor_state == 1 )
    {
        log_printf( &logger,"---- Stop Motor!!! ---- \r\n" );
        f_motor_state = 0;
        dcmotor11_stop( &dcmotor11 );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger,"---- Start Motor ---- \r\n" );
        f_motor_state = 1;
        motor_speed = DCMOTOR11_VSET_480mV;
        dcmotor11_control( &dcmotor11, motor_dir, motor_speed );
    }

    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );

    // Direction - Forward / Backword 
    if ( motor_dir == 2 )
    {
        log_printf( &logger,"---- Direction - [FORWARD] ---- \r\n" );
        motor_dir = 1;
        dcmotor11_control( &dcmotor11, motor_dir, motor_speed );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger,"---- Direction - [BACKWARD] ---- \r\n" );
        motor_dir = 2;
        dcmotor11_control( &dcmotor11, motor_dir, motor_speed );
    }
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

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

/*!
 * \file 
 * \brief DcMotor11 Click example
 * 
 * # Description
 * This application is motor driver with the current limiting and current sensing.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initialization driver init and sets first motor settings.
 * 
 * ## Application Task  
 * Waits for valid user input and executes functions based on set of valid commands.
 * 
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "dcmotor11.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static dcmotor11_t dcmotor11;
static log_t logger;

uint8_t motor_speed;
uint8_t motor_dir;
uint8_t f_motor_state = 1;

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    dcmotor11_cfg_t cfg;

    /** 
     * 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.

    dcmotor11_cfg_setup( &cfg );
    DCMOTOR11_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    dcmotor11_init( &dcmotor11, &cfg );

    dcmotor11_get_fault( &dcmotor11 );
    
    // Start settings 
    motor_dir = DCMOTOR11_DIRECTION_FORWARD;
    motor_speed = DCMOTOR11_VSET_480mV;
    dcmotor11_control( &dcmotor11, DCMOTOR11_DIRECTION_FORWARD, motor_speed );
}

void application_task ( void )
{
    // Speed increase 
    motor_speed += 4;
    if ( motor_speed >= DCMOTOR11_VSET_4820mV )
    {
        log_printf( &logger, "---- MAX SPEED ---- \r\n" );
        motor_speed = DCMOTOR11_VSET_4820mV;
        dcmotor11_control( &dcmotor11, motor_dir, motor_speed );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, "---- Speed increase ---- \r\n" );
        log_printf( &logger, " MOTOR SPEED: %d \r\n", motor_speed );
        
        dcmotor11_control( &dcmotor11, motor_dir, motor_speed );
    }

    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );

    // Speed decrease 
    motor_speed -= 4;
    if ( motor_speed < DCMOTOR11_VSET_480mV )
    {
        log_printf( &logger, "---- MIN SPEED ---- \r\n" );
        motor_speed = DCMOTOR11_VSET_480mV;
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, "---- Speed decrease ---- \r\n");
        log_printf( &logger, " MOTOR SPEED: %d \r\n", motor_speed );
        
        dcmotor11_control( &dcmotor11, motor_dir, motor_speed );
    }

    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );

    // Stop / Start
    if( f_motor_state == 1 )
    {
        log_printf( &logger,"---- Stop Motor!!! ---- \r\n" );
        f_motor_state = 0;
        dcmotor11_stop( &dcmotor11 );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger,"---- Start Motor ---- \r\n" );
        f_motor_state = 1;
        motor_speed = DCMOTOR11_VSET_480mV;
        dcmotor11_control( &dcmotor11, motor_dir, motor_speed );
    }

    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );

    // Direction - Forward / Backword 
    if ( motor_dir == 2 )
    {
        log_printf( &logger,"---- Direction - [FORWARD] ---- \r\n" );
        motor_dir = 1;
        dcmotor11_control( &dcmotor11, motor_dir, motor_speed );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger,"---- Direction - [BACKWARD] ---- \r\n" );
        motor_dir = 2;
        dcmotor11_control( &dcmotor11, motor_dir, motor_speed );
    }
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

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