使用 MPC17510 和 STM32F410RB 解锁 H 桥电机控制的潜力。
以无与伦比的控制点燃您的电机！
已发布 10月 08, 2024
点击板
H-Bridge 2 Click
开发板
Nucleo 64 with STM32F410RB MCU
编译器
NECTO Studio
微控制器单元
STM32F410RB
实现对刷式电机方向和速度的无缝控制，实现在广泛应用中的精确和高效运动。
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硬件概览
它是如何工作的？
H-Bridge 2 Click基于NXP半导体的MPC17510，这是一个H-Bridge直流电机驱动器，可达15V和1.2A。该IC是一个效率高的集成H桥驱动器，具有非常低的RDS ON输出级MOSFET。一般来说，H桥允许电流在一个方向或另一个方向流动。为了实现这一点，使用了一个由四个输出MOSFET组成的特殊网络，只有两个MOSFET通过源导通电流。切换MOSFET对的偏置可以使电流在两个方向上流动。一个特殊的问题可能是所有MOSFET的同时切换，这会导致一对MOSFET短路。这会导致IC的破坏。MPC17510采用了交叉导通抑制定时和逻辑来防止这种情况的发生，确保一次只有一对MOSFET导通。如果逻辑部分或电源部分的输入电压下降到检测阈值以下，H-Bridge 2 Click的输出将变为三态，这意味着输出将被放入高阻抗模式（断开连接）。标记为VIN SEL的板载跳线允许在mikroBUS™电源轨（由另一个标记为VCC SEL的跳线选择）和来自VIN螺钉端子的外部电压输入（最高15V）之间进行选择。值得注意的是，mikroBUS™只允
许轻载（较小的电机）的电源，因此在处理更重的负载时应选择外部电压输入。H-Bridge 2 Click通过几个引脚进行控制。MPC17510的EN引脚路由到mikroBUS™的CS引脚，标记为Click板上的END。当设置为高逻辑电平时，此引脚启用IC本身。将此引脚拉到低逻辑状态将使两个低侧MOSFET偏置和导通，执行动态电机制动。该引脚在内部上拉，因此即使END引脚悬空，IC也将被启用。#GIN引脚用于驱动外部MOSFET的栅极。此引脚路由到mikroBUS™的AN引脚，标记为GIN。Click板™可以驱动外部MOSFET，它可以用作控制另一个小电机或某种其他类型负载的辅助开关，连续电流不超过15V和200mA。当#GIN引脚驱动到低逻辑电平时，外部MOSFET变得偏置和导通，允许电流流过连接在板载螺钉端子的S1和S2输入之间的负载。此引脚也在内部上拉，因此如果此引脚悬空，则外部MOSFET不会导通。mikroBUS™上的PWM和RST引脚，标记为Click板™上的PWM和DIR，被路由到Nexperia的74LVC1G3157，一个两通道模拟多路复用
器/解复用器IC。该IC将MCU的PWM信号路由到MPC17510 IC的IN1或IN2输入之一。74LVC1G3157 IC由应用于DIR引脚的逻辑状态驱动：当DIR设置为高逻辑电平时，PWM信号将从PWM引脚路由到MPC17510 IC的IN2输入引脚。否则，PWM信号将路由到MPC17510 IC的IN1输入引脚。根据PWM信号路径，电机将以顺时针或逆时针方向旋转，速度由应用于PWM引脚的PWM脉冲比率确定。通过应用于DIR引脚的逻辑状态来控制旋转方向，而通过应用于PWM引脚的PWM脉冲比率来控制电机旋转速度。PWM信号频率应保持在200kHz以下。除了VIN SEL和VCC SEL跳线外，Click板™还有三个螺钉端子，用于连接外部电压（VIN，GND），辅助负载（S1，S2）和主负载，电机（M1，M2）。这些端子确保了必要的导体简单、牢固和安全的连接。H-Bridge 2 Click配备了与mikroC、mikroBASIC和mikroPASCAL编译器兼容的库，其中包含用于简单操作该Click板™的功能。提供的示例应用程序演示了它们的使用方法，并可用作自定义项目的参考。
功能概述
开发板
Nucleo-64 搭载 STM32F410RB 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。
微控制器概述
MCU卡片 / MCU
建筑
ARM Cortex-M4
MCU 内存 (KB)
128
硅供应商
STMicroelectronics
引脚数
64
RAM (字节)
32768
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™。
DC Gear Motor - 430转/分钟（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。该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。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，无载时的转速为520转/分钟，最大效率时为430转/分钟，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，这种电机是机器人技术、医疗设备、电动门锁等领域的许多功能最初由刷式直流电机完成的极佳解决方案。
使用的MCU引脚
mikroBUS™映射器
“仔细看看！”
Click board™ 原理图
一步一步来
项目组装
从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32F410RB MCU作为您的开发板开始。
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
这个库包含 H-Bridge 2 Click 驱动程序的 API。
关键功能：
hbridge2_set_output- 输出设置函数。hbridge2_enable- 启用函数。hbridge2_set_gout- GOUT设置函数。
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 H BRIDGE 2 Click example
*
* # Description
* This application controls the speed and direction of motor.
*
* The demo application is composed of two sections :
*
* ## Application Init
* Initializes GPIO driver and puts the device to enable state,
* and the GPIO pin to logic high state.
*
* ## Application Task
* Demonstrates the control of output pins by put output pins to different states.
* The outputs be changed after every 3 seconds.
*
* \author MikroE Team
*
*/
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES
#include "board.h"
#include "log.h"
#include "hbridge2.h"
// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES
static hbridge2_t hbridge2;
static log_t logger;
void application_init ( void )
{
log_cfg_t log_cfg;
hbridge2_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.
hbridge2_cfg_setup( &cfg );
HBRIDGE2_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
hbridge2_init( &hbridge2, &cfg );
hbridge2_enable( &hbridge2, HBRIDGE2_ENABLE );
hbridge2_set_gout( &hbridge2, HBRIDGE2_GOUT_HIGH );
log_printf( &logger, "H-Bridge 2 is intialized\r\n" );
Delay_ms( 200 );
}
void application_task ( void )
{
hbridge2_set_output( &hbridge2, HBRIDGE2_OUT1_H_OUT2_L );
Delay_ms( 3000 );
hbridge2_set_output( &hbridge2, HBRIDGE2_OUT1_L_OUT2_H );
Delay_ms( 3000 );
hbridge2_set_output( &hbridge2, HBRIDGE2_OUT1_Z_OUT2_Z );
Delay_ms( 3000 );
}
void main ( void )
{
application_init( );
for ( ; ; )
{
application_task( );
}
}
// ------------------------------------------------------------------------ END
