中级
20 分钟

使用 DRV8889A 和 STM32F410RB 告别复杂的电机控制

以精确和高效的方式为您的设计提供支持!

Stepper 15 Click with Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Stepper 15 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F410RB

我们的一体化双极步进电机驱动解决方案提供了精度与效率的完美结合,确保您的项目无缝运行。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Stepper 15 Click基于DRV8889A,这是德州仪器(Texas Instruments)为双极步进电机设计的一体化电机驱动解决方案。DRV8889A集成了两个N沟道功率MOSFET H桥(上电后默认禁用)、集成电流感应和调节电路以及微步索引器。它可以使用4.5到45V的电源电压供电,提供高达2.4A峰值、1.5A全量程或1.1A RMS的输出电流。DRV8889A采用集成电流感应架构,消除了对两个外部功率感应电阻的需求。该架构通过使用电流镜像方法和内部功率MOSFET进行电流感应,消除了在感应电阻上的功率消耗。它还包括一个集成的扭矩DAC,允许控制器通过全双

工、4线同步SPI接口调节输出电流,而无需调节电压参考。扭矩DAC允许控制器在不需要高输出扭矩时通过减少电机电流消耗来节省系统功率。一个简单的STEP/DIR接口允许外部MCU管理步进电机的方向和步进速率。内部索引器可以执行高精度微步进,无需MCU处理绕组电流级别。索引器能够执行整步、半步和1/4、1/8、1/16、1/32、1/64、1/128和1/256微步进。此外,为了在较高电机RPM时增加扭矩输出,还提供了非循环半步进模式和标准半步进模式。除了由mikroBUS™插座的PWM引脚控制的STEP引脚外,其他DRV8889A的引脚,如睡眠模式选择、故

障指示器、方向选择和设备关闭引脚,通过使用标准I2C 2线接口(最高频率为400kHz)的NXP Semiconductor的PCA9538 8位I/O扩展器控制。PCA9538还使用mikroBUS™插座的RST和INT引脚作为硬件复位和中断功能。此Click板™可以通过VCC SEL跳线选择3.3V和5V逻辑电压电平运行。它允许具有3.3V和5V功能的MCU正确使用通信线路。此外,还可以通过标记为VM SEL的跳线选择步进电机驱动器电源,从4.5到45V范围的外部输入端子或来自mikroBUS™电源轨的5V供电DRV8889A。

Stepper 15 Click hardware overview image

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。

Nucleo 64 with STM32C031C6 MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

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™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

28BYJ-48是一款适应性强的5V直流步进电机,设计紧凑,适用于各种应用。它具有四相结构,速度变化比为1/64,步进角度为5.625°/64步,允许精确控制。电机以100Hz频率运行,在25°C时具有50Ω ±7%的直流电阻。它的空载牵引频率大于600Hz,空载脱牵引频率超过1000Hz,确保在不同场景下的可靠性。28BYJ-48具有超过34.3mN.m的自定位力矩和牵引力矩(在120Hz),提供强劲的性能。其摩擦力矩范围为600至1200 gf.cm,而牵引力矩为300 gf.cm。这款电机是您步进电机需求的可靠且高效的选择。

Stepper 15 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Reset
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
Step Rate
PC8
PWM
Interrupt
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Stepper 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 STM32F410RB 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 Stepper 15 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • stepper15_make_one_step - Stepper 15单步功能。

  • stepper15_set_direction - Stepper 15设置方向功能。

  • stepper15_step_by_angle - Stepper 15按角度步进功能。

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 Stepper15 Click example
 *
 * # Description
 * This library contains API for the Stepper 15 Click driver.
 * The library contains drivers for work control of the Stepper Motor.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes I2C and SPI driver and set default configuration,
 * enable the device and enable outputs mode.
 *
 * ## Application Task
 * The application task represents an example that demonstrates 
 * the use of the Stepper 15 Click board™ 
 * with which the user can sequentially move the motor. 
 * The first part of the sequence executes the clockwise/counterclockwise motor movement
 * for an angle of 90-degrees with a step speed of 85/100%, 
 * all the way to the last sequence of the same movement routine of 360-degree angle
 * with a step speed of 85/100%. 
 * Results are sent to the USART Terminal, where you can track their changes.
 *
 * @author Nenad Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "stepper15.h"

static stepper15_t stepper15;
static log_t logger;
static uint8_t step_speed = 100;
static uint16_t step_360 = 200;

void application_init ( void ) {
    log_cfg_t log_cfg;              /**< Logger config object. */
    stepper15_cfg_t stepper15_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.

    stepper15_cfg_setup( &stepper15_cfg );
    STEPPER15_MAP_MIKROBUS( stepper15_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag  = stepper15_init( &stepper15, &stepper15_cfg );
    if ( ( init_flag == I2C_MASTER_ERROR ) || ( init_flag == SPI_MASTER_ERROR ) ) {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    stepper15_default_cfg ( &stepper15 );
    log_info( &logger, " Application Task " );
    log_printf( &logger, "---------------------------------\r\n" );
    
    stepper15_set_work_mode( &stepper15, STEPPER15_WORK_MODE_ENABLE_DEVICE );
    Delay_ms ( 100 );
    stepper15_set_output_mode( &stepper15, STEPPER15_OUTPUT_MODE_OUTPUTS_ENABLE );
    Delay_ms ( 100 );
    
    if ( stepper15_get_fault_condition( &stepper15 ) == STEPPER15_FAULT_CONDITION ) {
        log_printf( &logger, "         Fault condition         \r\n" );   
    } else {
        log_printf( &logger, "        Correct condition        \r\n" );
    }
    
    log_printf( &logger, "---------------------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "      Stop the stepper motor     \r\n" );
    stepper15_motor_stop( &stepper15 );
    Delay_ms ( 1000 );
}

void application_task ( void ) {
    log_printf( &logger, "---------------------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "        Clockwise motion         \r\n" );
    log_printf( &logger, " Angle of rotation :  90 degrees \r\n" );
    log_printf( &logger, " Step speed        :  85 %%      \r\n" );
    stepper15_set_direction ( &stepper15, STEPPER15_DIRECTION_CLOCKWISE );
    stepper15_step_by_angle( &stepper15, step_speed - 15, 90, step_360 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    
    log_printf( &logger, "---------------------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "     Counterclockwise motion     \r\n" );
    log_printf( &logger, " Angle of rotation : 180 degrees \r\n" );
    log_printf( &logger, " Step speed        :  85 %%      \r\n" );
    stepper15_set_direction ( &stepper15, STEPPER15_DIRECTION_COUNTERCLOCKWISE );
    stepper15_step_by_angle( &stepper15, step_speed - 15, 180, step_360 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    
    log_printf( &logger, "---------------------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "        Clockwise motion         \r\n" );
    log_printf( &logger, " Angle of rotation : 270 degrees \r\n" );
    log_printf( &logger, " Step speed        :  90 %%      \r\n" );
    stepper15_set_direction ( &stepper15, STEPPER15_DIRECTION_CLOCKWISE );
    stepper15_step_by_angle( &stepper15, step_speed - 10, 270, step_360 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    
    log_printf( &logger, "---------------------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "     Counterclockwise motion     \r\n" );
    log_printf( &logger, " Angle of rotation : 360 degrees \r\n" );
    log_printf( &logger, " Step speed        : 100 %%      \r\n" );
    stepper15_set_direction ( &stepper15, STEPPER15_DIRECTION_COUNTERCLOCKWISE );
    stepper15_step_by_angle( &stepper15, step_speed, 360, step_360 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    
    log_printf( &logger, "---------------------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "        Clockwise motion         \r\n" );
    log_printf( &logger, " Angle of rotation : 360 degrees \r\n" );
    log_printf( &logger, " Step speed        : 100 %%      \r\n" );
    stepper15_set_direction ( &stepper15, STEPPER15_DIRECTION_CLOCKWISE );
    stepper15_step_by_angle( &stepper15, step_speed, 360, step_360 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
}

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

喜欢这个项目吗?

'购买此套件' 按钮会直接带您进入购物车,您可以在购物车中轻松添加或移除产品。