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使用DRV8874和STM32L073RZ将您的电机控制体验提升到新水平

精确控制,无限可能

DC Motor 15 Click with Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

已发布 6月 24, 2024

点击板

DC Motor 15 Click

开发板

Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32L073RZ

今天拥抱刷式电机控制的力量,并在直流电机的启动序列期间自动调节电流!

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

DC Motor 15 Click基于德州仪器的DRV8874,这是一款集成了N沟道H桥、充电泵、电流感知和比例输出、电流调节以及保护电路的集成电机驱动器。DRV8874可从外部供电电源4.5V至37V进行操作,为各种电机和负载提供广泛范围的输出负载电流。充电泵功能通过支持N沟道MOSFET半桥和100%占空比驱动来提高效率。此Click board™还集成了电流感知、调节和反馈功能。这些特性使得DRV8874能够在没有外部感应电阻或感应电路的情况下感知输出电流,从而降低了系统成本和复杂性。这还使得设备能够在电机停滞或扭矩事件发生时限制输出电流,并通过mikroBUS™上的AN引脚(标记为IPR)提供

关于负载电流的详细反馈给MCU。DRV8874集成了一个H桥输出功率级,可以通过PMODE引脚设置在不同的控制模式下运行。这个Click board™上的PMODE引脚设置为逻辑低电平,意味着设备被锁定在PH/EN模式中。PH/EN模式允许通过两个GPIO引脚(标记为IN2和IN1,路由到mikroBUS™插座的PWM和CS引脚)控制H桥,以实现速度和方向类型的接口。它还具有睡眠模式,通过关闭大部分内部电路,实现超低静态电流吸收。路由到mikroBUS™插座的RST引脚的SLP引脚提供了超低功耗模式,以在系统不活动期间最小化电流吸收。与产品描述中提到的一样,DC Motor 15 Click使用多个GPIO引脚与MCU进行通信。

除了用于调整电机速度和旋转方向的引脚之外,这个Click board™还具有一个标记为FLT的中断引脚,路由到mikroBUS™插座的INT引脚,用于保护设备和输出负载。当出现故障时,DRV8874进入故障模式,当恢复条件得到满足时,退出故障模式,并重新进入活动模式。这个Click board™可以选择使用通过VCC SEL跳线选择的3.3V或5V逻辑电压电平运行。这样,既支持3.3V又支持5V的MCU可以正确使用通信线路。此外,该Click board™配备了一个包含易于使用的功能和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

DC Motor 15 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

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

192

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

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)是电机和齿轮箱的完美结合,添加齿轮可降低电机速度同时增加扭矩输出。这种齿轮电机采用斜齿轮箱,使其成为对扭矩和速度要求较低的应用非常可靠的解决方案。齿轮电机的最关键参数是速度、扭矩和效率,在这种情况下,空载时的速度为520RPM,在最大效率时为430RPM,电流为60mA,扭矩为50g.cm。额定工作电压范围为3-6V,可实现顺时针/逆时针旋转,是机器人技术、医疗设备、电动门锁等领域原本由刷式直流电机执行的许多功能的优秀解决方案。

DC Motor 15 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Analog Current Output
PC0
AN
Sleep Mode
PC12
RST
Motor Control Input 2
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Motor control input 1
PC8
PWM
Fault Indicator
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

DC Motor 15 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 STM32L073RZ 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

该库包含 DC Motor 15 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • dcmotor15_forward - 该函数用于使电机向前运转。

  • dcmotor15_reverse - 该函数用于使电机向后运转。

  • dcmotor15_brake - 该函数用于刹车电机。

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 DC Motor 15 Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of DC Motor 15 click board. 
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and makes an initial log.
 *
 * ## Application Task
 * Drives the motor in the forward direction for 5 seconds, then pulls brake for 2 seconds, 
 * and after that drives it in the reverse direction for 5 seconds, and finally, 
 * disconnects the motor for 2 seconds. It will also calculates and displays the motor current consumption.
 * Each step will be logged on the USB UART where you can track the program flow.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "dcmotor15.h"

// Number of ADC conversions that will be performed for a single current measurement.
#define NUM_OF_ADC_CONVERSATIONS        1000  

// Time period for forward and reverse modes in seconds.  
#define RUN_PERIOD                      6  

// Time period for brake and stop modes in seconds.               
#define IDLE_PERIOD                     3     

static dcmotor15_t dcmotor15;   /**< DC Motor 15 Click driver object. */
static log_t logger;            /**< Logger object. */

void display_current ( dcmotor15_t *ctx, uint16_t delay )
{
    float current = 0;
    for ( uint8_t cnt = 0; cnt < delay; cnt++ ) 
    {  
        Delay_ms( 1000 );
        current = dcmotor15_get_current ( &dcmotor15, NUM_OF_ADC_CONVERSATIONS );
        log_printf( &logger, " Current : %.3f [A]\r\n", current ); 
    }
    log_printf( &logger, " ------------------------------\r\n" );   
}

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;              /**< Logger config object. */
    dcmotor15_cfg_t dcmotor15_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 );
    Delay_ms( 100 );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.

    dcmotor15_cfg_setup( &dcmotor15_cfg );
    DCMOTOR15_MAP_MIKROBUS( dcmotor15_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( ADC_ERROR == dcmotor15_init( &dcmotor15, &dcmotor15_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }
    dcmotor15_default_cfg ( &dcmotor15 );
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    log_printf( &logger, " The motor turns forward! \r\n" );
    dcmotor15_forward( &dcmotor15 );
    display_current ( &dcmotor15, RUN_PERIOD );
    log_printf( &logger, " Pull brake! \r\n" );
    dcmotor15_brake( &dcmotor15 );
    display_current ( &dcmotor15, IDLE_PERIOD );
    log_printf( &logger, " The motor turns in reverse! \r\n" );
    dcmotor15_reverse( &dcmotor15 );
    display_current ( &dcmotor15, RUN_PERIOD );
    log_printf( &logger, " The motor is disconnected (High-Z)!  \r\n" );
    dcmotor15_stop( &dcmotor15 );
    display_current ( &dcmotor15, IDLE_PERIOD );
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }
}

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

额外支持

资源

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