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通过基于MAX22200和STM32F103RB的串行控制驱动器增强您的项目

掌握流动!

H-Bridge 11 Click with Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

H-Bridge 11 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F103RB

简化多个电磁阀和电机的操作,确保各种系统中的同步运动和优化性能。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

H-Bridge 11 Click基于Analog Devices的MAX22200,这是一款八通道串行控制电磁阀和电机驱动器。MAX22200的工作电压范围为4.5V至36V,可以通过VIN螺钉端子外部引入。每个通道(标记为OUTx)可以配置为低侧或高侧驱动器,具有低阻抗,典型导通电阻为200mΩ的推挽输出级,具备吸电源和源电流驱动能力,最高可达1A RMS驱动电流。半桥对可以并联以双倍驱动电流,也可以配置为全桥以驱动最多四个锁存阀(双稳态阀)或四个有刷直流电机。MAX22200具有两级驱动序列,用于最佳控制电磁阀,如电压驱动(VDR)和电流驱动调节(CDR)(仅低侧驱动器)。在VDR模式下,MAX22200通过SPI接口以可编程占空比输出PWM电压。对于给定的电源电压和电磁阀电阻,输出电流与

编程占空比成正比。在CDR模式下,内部集成的无损电流感应(ICS)电路感应输出电流,并与可编程参考电流进行比较。CDR环路修改PWM占空比,使输出电流峰值与编程参考电流匹配。参考电流可以使用IREF SEL跳线设置,跳线位置和设置的HFS位决定电流大小(跳线在位置15k且HFS_bit=0时为1A,跳线在位置30k且HFS_bit=1时为0.25A)。该Click板通过标准SPI接口与MCU通信,支持最高5MHz的时钟速度和最常见的SPI模式(SPI模式0)。它还可以通过mikroBUS™插槽的RST引脚打开或关闭,从而提供开启/关闭MAX22200电源的开关操作。根据特定通道配置寄存器中的TRGnSPI位内容,驱动器通道可以通过SPI接口或未填充的头引脚TRIGA和TRIGB上的逻辑输入信

号(0、2、4、6可以通过逻辑输入TRIGA触发,而1、3、5、7可以通过逻辑输入TRIGB触发)激活/停用。为了成功执行寄存器读/写功能,首先需要将mikroBUS™插槽的CMD引脚设置为适当的逻辑电平:高电平用于写命令,低电平用于读命令。它还提供故障状态指示信号,通过mikroBUS™插槽的FLT引脚进行路由,并且其红色LED指示灯标记为FAULT,以指示各种故障情况,如过流保护、热关断、欠压锁定、开路检测和电磁阀运动检测。该Click板可以通过VCC SEL跳线选择3.3V或5V逻辑电压电平,从而使3.3V和5V的MCU都能正确使用通信线路。此外,该Click板配备了一个包含易于使用的函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

H-Bridge 11 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F103RB 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 STM32F103RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M3

MCU 内存 (KB)

128

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

直流齿轮电机 - 430RPM (3-6V)是一款将电机和齿轮箱结合在一起的全方位解决方案,其中齿轮的添加降低了电机速度,同时增加了扭矩输出。该齿轮电机具有正齿轮箱,是满足低扭矩和速度要求应用的高度可靠解决方案。齿轮电机的关键参数是速度、扭矩和效率,在这种情况下,无负载速度为520RPM,最高效率时速度为430RPM,电流为60mA,扭矩为50g.cm。额定工作电压范围为3-6V,支持顺时针和逆时针旋转方向。这款电机是机器人、医疗设备、电动门锁等许多最初由有刷直流电机执行的功能的出色解决方案。

H-Bridge 11 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

W/R Command Selection
PC0
AN
Enable
PC12
RST
SPI Chip Select
PB12
CS
SPI Clock
PB3
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
SPI Data IN
PB5
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Fault
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

H-Bridge 11 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 STM32F103RB 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

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 H-Bridge 11 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • hbridge11_get_fault_pin - 此功能返回故障引脚的逻辑状态

  • hbridge11_read_flags - 此功能读取并清除状态寄存器中的故障标志

  • hbridge11_set_motor_state - 此功能设置从半桥对0-1、2-3、4-5或6-7中选择的电机的工作状态

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 main.c
 * @brief H-Bridge 11 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the H-Bridge 11 click board by
 * driving the DC motors connected between OUT0-OUT1 and OUT2-OUT3 in both directions. 
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the click default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Drives the motors connected between OUT0-OUT1 and OUT2-OUT3 in both directions
 * in the span of 12 seconds, and logs data on the USB UART where you can track the program flow.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "hbridge11.h"

static hbridge11_t hbridge11;
static log_t logger;

/**
 * @brief H-Bridge 11 check fault function.
 * @details This function checks the fault pin state then reads the fault flags
 * and displays on the USB UART.
 * @return None.
 * @note None.
 */
static void hbridge11_check_fault ( void );

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    hbridge11_cfg_t hbridge11_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.
    hbridge11_cfg_setup( &hbridge11_cfg );
    HBRIDGE11_MAP_MIKROBUS( hbridge11_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == hbridge11_init( &hbridge11, &hbridge11_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( HBRIDGE11_ERROR == hbridge11_default_cfg ( &hbridge11 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    hbridge11_set_motor_state ( &hbridge11, HBRIDGE11_MOTOR_SEL_0, HBRIDGE11_MOTOR_STATE_FORWARD );
    hbridge11_set_motor_state ( &hbridge11, HBRIDGE11_MOTOR_SEL_1, HBRIDGE11_MOTOR_STATE_FORWARD );
    log_printf( &logger, "\r\n MOTOR 0: FORWARD\r\n" );
    log_printf( &logger, " MOTOR 1: FORWARD\r\n" );
    hbridge11_check_fault ( );
    Delay_ms ( 3000 );
    hbridge11_set_motor_state ( &hbridge11, HBRIDGE11_MOTOR_SEL_0, HBRIDGE11_MOTOR_STATE_BRAKE );
    hbridge11_set_motor_state ( &hbridge11, HBRIDGE11_MOTOR_SEL_1, HBRIDGE11_MOTOR_STATE_BRAKE );
    log_printf( &logger, "\r\n MOTOR 0: BRAKE\r\n" );
    log_printf( &logger, " MOTOR 1: BRAKE\r\n" );
    hbridge11_check_fault ( );
    Delay_ms ( 3000 );
    hbridge11_set_motor_state ( &hbridge11, HBRIDGE11_MOTOR_SEL_0, HBRIDGE11_MOTOR_STATE_REVERSE );
    hbridge11_set_motor_state ( &hbridge11, HBRIDGE11_MOTOR_SEL_1, HBRIDGE11_MOTOR_STATE_REVERSE );
    log_printf( &logger, "\r\n MOTOR 0: REVERSE\r\n" );
    log_printf( &logger, " MOTOR 1: REVERSE\r\n" );
    hbridge11_check_fault ( );
    Delay_ms ( 3000 );
    hbridge11_set_motor_state ( &hbridge11, HBRIDGE11_MOTOR_SEL_0, HBRIDGE11_MOTOR_STATE_HI_Z );
    hbridge11_set_motor_state ( &hbridge11, HBRIDGE11_MOTOR_SEL_1, HBRIDGE11_MOTOR_STATE_HI_Z );
    log_printf( &logger, "\r\n MOTOR 0: DISCONNECTED\r\n" );
    log_printf( &logger, " MOTOR 1: DISCONNECTED\r\n" );
    hbridge11_check_fault ( );
    Delay_ms ( 3000 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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

static void hbridge11_check_fault ( void )
{
    uint8_t fault_flags = 0;
    if ( !hbridge11_get_fault_pin ( &hbridge11 ) )
    {
        if ( HBRIDGE11_OK == hbridge11_read_flags ( &hbridge11, &fault_flags ) )
        {
            log_printf ( &logger, " Fault flags: 0x%.2X\r\n", ( uint16_t ) fault_flags );
        }
    }
}

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

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资源

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