初学者
10 分钟

使用TB6593FNG和STM32F446RE定制直流电机的性能

平稳控制,提升效率

DC MOTOR 2 Click with Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

DC MOTOR 2 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F446RE

提升您的工程能力,最大限度地提高效率,并释放电机的“全桥”潜力。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

DC MOTOR 2 Click基于Toshiba Semiconductor的TB6593FNG,这是一款全桥刷式直流电机驱动器。TB6593FNG采用了带有低导通电阻的LD MOS结构的输出晶体管配置(5V电源供应时典型值为0.35Ω)。它具有宽广的工作电压范围,最大输出电流容量为1A,并且具有包括与电机相关的控制功能和内置保护电路(如热关断和低电压检测)在内。这个Click板是一种PWM控制类型,可以通过mikroBUS™插槽 的多个引脚进行电机控制。mikroBUS™插槽

的PWM信号驱动电机, 而IN1和IN2引脚则通过mikroBUS™插槽上的CS和RST引脚提供二进制方向信号,以设置电机的方向(顺时针或逆时针)或应用停止或短刹车功能。停止模式切断电源供应,因此电机会继续旋转直到失去动力,而短刹车则会使其突然停止。除了用于驱动直流电机的mikroBUS™插槽的PWM引脚外,这个Click板还具有一个标有SLP的待机引脚,通过INT引脚路由到mikroBUS™ 插槽,用于优化功耗,以用于节能目的。DC MOTOR 2 Click支持

TB6593FNG的外部电源,可以连接到标记为VM的输入端子,并且应在2.5V到13V的范围内,而直流电机线圈可以连接到标记为OUT1和OUT2的端子。这个Click板可以通过PWR SEL跳线选择3.3V和5V逻辑电压电平两种操作模式。这样,既可以允许3.3V和5V电压的MCU正确使用通信线路。但是,这个Click板配备了一个包含易于使用的函数和示例代码的库,可供进一步开发时参考使用。

DC MOTOR 2 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F446RE 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 STM32F446RE MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

512

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

131072

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 Gear Motor - 430RPM (3-6V)代表了电机和齿轮箱的完美组合,齿轮的添加降低了电机的转速,同时增加了扭矩输出。这款齿轮电机具有斜齿轮箱,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,具有顺时针/逆时针旋转方向,这款电机是机器人技术、医疗设备、电动门锁等许多功能的理想选择。

DC MOTOR 2 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Motor Control 2
PC12
RST
Motor Control 1
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
PWM Signal
PC8
PWM
Standby Mode
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!”

原理图

DC MOTOR 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 STM32F446RE 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 DC MOTOR 2 Click 驱动程序的 API。

关键函数:

  • dcmotor2_spin_counter_clockwise - 此函数将 IN1/IN2 引脚设置为 0/1,并使电机逆时针旋转。

  • dcmotor2_spin_clockwise - 此函数将 IN1/IN2 引脚设置为 1/0,并使电机顺时针旋转。

  • dcmotor2_pull_brake - 此函数将 IN1/IN2 引脚设置为 1/1,并强制电机制动。

  • dcmotor2_stop_motor - 此函数将 IN1/IN2 引脚设置为 0/0,并完全停止电机。

开源

代码示例

这个示例可以在 NECTO Studio 中找到。欢迎下载代码,或者您也可以复制下面的代码。

/*!
 * \file 
 * \brief DcMotor2 Click example
 * 
 * # Description
 * This library contains API for the DC Motor 2 Click driver.
 * This example showcases how to initialize and use the DC Motor 2 click. The click contains a 
 * Driver IC for DC motors which can spin the motor clockwise, counter-clockwise, break it and
 * completely stop the motor. The example needs a DC motor and a power supply in order to work.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * This function initializes and configures the logger and click modules.
 * 
 * ## Application Task  
 * This is an example that demonstrates the use of the DC Motor 2 Click board.
 * DC Motor 2 Click communicates with register via PWM interface.
 * It shows moving in the Clockwise direction from slow to fast speed
 * and from fast to slow speed, then rotating Counter Clockwise,
 * Results are being sent to the Usart Terminal where you can track their changes.
 * 
 * \author Nikola Peric
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "dcmotor2.h"

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

static dcmotor2_t dcmotor2;
static log_t logger;
uint8_t dcmotor_direction = 1;

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

void application_init ( )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    dcmotor2_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 ----" );
    Delay_ms( 100 );

    //  Click initialization.

    dcmotor2_cfg_setup( &cfg );
    DCMOTOR2_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    Delay_ms( 100 );
    dcmotor2_init( &dcmotor2, &cfg );
    dcmotor2_pwm_start( &dcmotor2 );
    Delay_ms( 1000 );
    log_info( &logger, "---- Application Task ----" );
}

void application_task ( )
{    
    static int8_t duty_cnt = 1;
    static int8_t duty_inc = 1;
    float duty = duty_cnt / 10.0;

    if ( dcmotor_direction == 1 )
    {
        dcmotor2_pull_brake ( &dcmotor2 );
        dcmotor2_spin_clockwise ( &dcmotor2 );
        log_printf( &logger, "> CLOCKWISE <\r\n" );
        dcmotor2_enable_motor ( &dcmotor2 );
    }
    else
    {
        dcmotor2_pull_brake ( &dcmotor2 );
        dcmotor2_spin_counter_clockwise ( &dcmotor2 );
        log_printf( &logger, "> COUNTER CLOCKWISE <\r\n" );
        dcmotor2_enable_motor ( &dcmotor2 );
    }

    dcmotor2_set_duty_cycle ( &dcmotor2, duty );
    log_printf( &logger, "> Duty: %d%%\r\n", ( uint16_t )( duty_cnt * 10 ) );
    Delay_ms( 500 );

    if ( 10 == duty_cnt ) 
    {
        duty_inc = -1;
    }
    else if ( 0 == duty_cnt ) 
    {
        duty_inc = 1;        
        if ( dcmotor_direction == 1 )
        {
            dcmotor_direction = 0;
        }
        else if ( dcmotor_direction == 0 )
        {
            dcmotor_direction = 1;
        }
    }
    duty_cnt += duty_inc;

}

void main ( )
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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