初学者
10 分钟

使用TB6549FG和STM32G071RB最大化电机性能

释放电机的全部潜力

DC MOTOR 3 Click with Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

DC MOTOR 3 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G071RB

掌控你的电机,推动工程设计创新,实现高达2安培的刷式电机控制!

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

DC MOTOR 3 Click基于东芝半导体的TB6549FG,这是一款用于直流电机的全桥驱动器。TB6549FG具有内置的过电流保护、热关断电路、待机系统和PWM电机功能。全桥意味着它可以以两个方向运行连接的电机。它有四种模式来控制直流电机,顺时针、逆时针、短刹车和停止。为了防止当上下晶体管都处于打开状态时的穿透电流,在IC中提供了300ns的死区,当其中一个晶体管从打开变为关闭,或反之亦然。请注意,在顺时针和逆时针之间或顺时针(逆时针)和短刹车模式之间的转换时,IC中也提供了死区,从而消除了关闭时间的需求。 TB6549FG还集成了一个具有低约1Ω的开关

电阻的高效全桥。在此Click board™上,电 机速度可以通过mikroBUS™插座上的PWM信号进行控制。当提供PWM控制时,将重复正常和短刹车操作。不要尝试通过向待机引脚输入PWM信号来控制输出。这样做可能会导致输出信号不稳定,从而破坏IC。在待机模式下,除了待机电路和待机条件下的电荷泵电路外,所有电路都处于关闭状态。DC MOTOR 3 Click具有SLP引脚以控制待机模式。引脚IN1和IN2可以根据数据表中的逻辑状态选择四种驱动模式之一,即顺时针、逆时针、短刹车和停止。DC MOTOR 3 Click不使用来自mikroBUS™插座的TB6549FG或连 接的电机的电源。右侧螺钉端子将电机供

电,最大供电电压为27V。根据所需的电机驱动方向,可以通过左侧螺钉端子连接直流电机,最大输出为2A。在DC MOTOR 3 Click的底部是一个BAT SEL跳线,用于设置输出电路中上电晶体管的门驱动的充电泵。在此Click board™上,默认选择24V。该Click board™可以使用3.3V或5V逻辑电压电平工作。这样,既能够使用3.3V又能够使用5V的MCU都可以正确地使用通信线路。但是,该Click board™配备了一个包含易于使用的功能和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

DC MOTOR 3 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

DC Gear Motor - 430RPM(3-6V)代表了电机和齿轮箱的完美结合,通过增加齿轮来降低电机速度,同时增加扭矩输出。这款齿轮电机采用了斜齿轮箱,使其成为对扭矩和速度要求较低的应用具有高度可靠性的解决方案。齿轮电机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520转/分,最大效率时为430转/分,电流为60mA,扭矩为50g.cm。额定工作电压范围为3-6V,可逆时针/逆时针旋转,这款电机是许多机器人、医疗设备、电动门锁等领域最初由刷式直流电机执行的功能的出色解决方案。

DC MOTOR 3 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Control Signal Input 1
PC0
AN
Control Signal Input 2
PC12
RST
Standby Mode
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
External Sync
PC8
PWM
Interrupt
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

DC MOTOR 3 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
Board mapper by product8 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

软件支持

库描述

这个库包含 DC MOTOR 3 Click 驱动程序的 API。

关键函数:

  • dcmotor3_clockwise - 该函数将旋转方向设置为顺时针方向,通过设置 AN 引脚和清除 RST 引脚。

  • dcmotor3_counter_clockwise - 该函数将旋转方向设置为逆时针方向,通过清除 AN 引脚和设置 RST 引脚。

  • dcmotor3_short_brake - 该函数通过设置 DC Motor 3 Click 板上的 AN 和 RST 引脚来刹车。

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 DcMotor3 Click example
 * 
 * # Description
 * This Click has four operating modes: clockwise, counter-clockwise, short brake and stop. 
 * The operating mode is configured through IN1 and IN2 pins.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initialization driver enable's - GPIO,
 * PWM initialization, set PWM duty cycle and PWM frequency, start PWM, enable the engine, and start write log.
 * 
 * ## Application Task  
 * This is a example which demonstrates the use of DC Motor 3 Click board.
 * DC Motor 3 Click communicates with register via PWM interface.
 * It shows moving in the left direction from slow to fast speed
 * and from fast to slow speed.
 * 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 "dcmotor3.h"

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

static dcmotor3_t dcmotor3;
static log_t logger;
uint8_t dcmotor3_direction = 1;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    dcmotor3_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.

    dcmotor3_cfg_setup( &cfg );
    DCMOTOR3_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    dcmotor3_init( &dcmotor3, &cfg );

    dcmotor3_set_duty_cycle ( &dcmotor3, 0.0 );
    dcmotor3_pwm_start( &dcmotor3 );
    Delay_ms ( 1000 );
    dcmotor3_enable( &dcmotor3 );
    Delay_ms ( 1000 );
    log_info( &logger, "---- Application Task ----" );
}

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

    if ( dcmotor3_direction == 1 )
    {
        dcmotor3_clockwise( &dcmotor3 );
        log_printf( &logger, ">>>> CLOCKWISE " );
        dcmotor3_enable ( &dcmotor3 );
    }
    else
    {
        dcmotor3_counter_clockwise( &dcmotor3 );
        log_printf( &logger, "<<<< COUNTER CLOCKWISE " );
        dcmotor3_enable ( &dcmotor3 );
    }

    dcmotor3_set_duty_cycle ( &dcmotor3, 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 ( dcmotor3_direction == 1 )
        {
            dcmotor3_direction = 0;
        }
        else if ( dcmotor3_direction == 0 )
        {
            dcmotor3_direction = 1;
        }
    }
    duty_cnt += duty_inc;
}

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

额外支持

资源

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