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10 分钟

使用NCV70517和STM32G071RB迈入电机控制的未来

用我们的一体化驱动器实现自动化革命!

Stepper 16 Click with Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Stepper 16 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G071RB

我们的一体化电机驱动解决方案将彻底改变自动化行业,使双极步进电机的控制变得前所未有的简单。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Stepper 16 Click 基于NCV70517,这是一款用于双极步进电机的集成电机驱动解决方案,带有集成电流感应和电流调节功能,由ON Semiconductor提供。两个H桥集成在内,以PWM电流控制环路驱动双极步进电机,并为每个H桥实现片上电流感应。它提供完整的输出保护、过流保护、热警告和关断,以及专有的PWM算法,用于可靠的电流控制,允许自动选择快速和慢速衰减。NCV70517通过标准SPI串行接口与MCU通信,最大频率为10MHz。可以通过SPI寄存

器的位选择五种可能的步进模式之一。上电或硬重置后,线圈电流转换器将连续步骤转换为相应电流,默认设置为1/16微步模式,位置为‘8’。除了微步模式外,还实现了全步模式,只激活一个线圈。旋转方向由输入引脚DIR选择,该引脚连接到mikroBUS™插座的RST引脚及其极性位DIRP,通过SPI命令而不是专用输入引脚改变旋转方向。此外,根据连接到mikroBUS™插座PWM引脚的NXT输入引脚上的时钟信号,它还采取下一个微步,如果检测到电气错误、欠压或高

结温,则在连接到mikroBUS™插座INT引脚的ERR引脚上提供错误消息。该Click板™支持外部电源供电,电机电源可以连接到标有VEXT的输入端子,电压范围应在6V至29V之间,而步进电机线圈可以连接到标有XP、XN、YP和YN的端子。此Click板™只能在3.3V逻辑电压水平下操作。在使用具有不同逻辑电平的MCU之前,必须进行适当的逻辑电压电平转换。此外,该Click板™配备了包含函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

Stepper 16 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

28BYJ-48是一款适应性强的5VDC步进电机,设计紧凑,适用于各种应用。它具有四个相位,速度变化比为1/64,步距角为5.625°/64步,允许精确控制。电机在100Hz的频率下运行,在25°C时具有50Ω ±7%的直流电阻。其空载牵引频率大于600Hz,空载脱轨频率超过1000Hz,确保在不同场景中的可靠性。在120Hz时,其自定位转矩和牵引转矩均超过34.3mN.m,提供强劲的性能。摩擦转矩范围为600至1200 gf.cm,而牵引转矩为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 16 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Rotation Direction
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
Next Micro-Step
PC8
PWM
Error Indicator
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

Stepper 16 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
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 16 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • stepper16_hard_reset - 重置设备

  • stepper16_set_step_resolution - 设置步进分辨率

  • stepper16_move_motor_angle - 按角度值移动电机

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 Stepper16 Click example
 *
 * # Description
 * This example showcases the device's ability to control the motor.
 * It initializes the device for control and moves the motor in two 
 * directions in a variety of speeds and step resolutions for 360 degrees.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes UART and SPI communication modules, and additional  
 * pins for motor control, resets device, set's default configuration,
 * and reads its ID and sets
 *
 * ## Application Task
 * First it move motor clockwise for 360 degrees in medium speed and 
 * full step resolution. Then changes direction and moves motor for 
 * 180 degrees in slow speed and quarter step, and additional 180 degrees
 * in fast speed and 1/16 step resolution.
 *
 * @note
 * Device is powered by externam VM so for communication to work Click 
 * board should be connected on power supply from 6V to 29V. At the start of
 * application user should reset device and read it's Status register 1 to clear it.
 * After that it can communicate with device and control it noramaly.
 *
 * @author Luka Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "stepper16.h"

static stepper16_t stepper16;
static log_t logger;

/**
 * @brief Check error
 * @details Checks if one of error flags in context 
 * object is set and logs flag error.
 * @param[in] ctx : Click context object.
 * See #stepper18_t object definition for detailed explanation.
 * @return Nothing.
 */
static void check_error ( stepper16_t *ctx );

void application_init ( void ) 
{
    uint16_t read_data = 0;
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    stepper16_cfg_t stepper16_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.
    stepper16_cfg_setup( &stepper16_cfg );
    STEPPER16_MAP_MIKROBUS( stepper16_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag  = stepper16_init( &stepper16, &stepper16_cfg );
    if ( init_flag == SPI_MASTER_ERROR ) 
    {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }
    
    if ( STEPPER16_ERROR == stepper16_default_cfg ( &stepper16 ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Default configuration. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }
    
    stepper16_generic_read( &stepper16, STEPPER16_REG_SR4, &read_data );
    log_info( &logger, "DEV ID: %d ", ( read_data >> 3 ) );
    log_info( &logger, "REV ID: %d ", ( read_data & 3 ) );

    log_info( &logger, " Application Task " );
    stepper16_set_dir( &stepper16, 0 );
}

void application_task ( void ) 
{
    static uint8_t direction = 0;
    log_printf( &logger, "> Move 360deg in CW direction.\r\n" );
    stepper16_set_step_resolution( &stepper16, STEPPER16_STEP_RES_FULL );
    check_error( &stepper16 );
    stepper16_move_motor_angle( &stepper16, 360, STEPPER16_SPEED_MEDIUM );
    direction = !direction;
    stepper16_set_dir( &stepper16, direction );
    Delay_ms ( 500 );
    log_printf( &logger, "> Move 180deg in CCW direction.\r\n" );
    stepper16_set_step_resolution( &stepper16, STEPPER16_STEP_RES_QUARTER );
    check_error( &stepper16 );
    stepper16_move_motor_angle( &stepper16, 180, STEPPER16_SPEED_SLOW );
    Delay_ms ( 1000 );
    log_printf( &logger, "> Move 180deg in CCW direcion.\r\n" );
    stepper16_set_step_resolution( &stepper16, STEPPER16_STEP_RES_1div16 );
    check_error( &stepper16 );
    stepper16_move_motor_angle( &stepper16, 180, STEPPER16_SPEED_FAST );
    direction = !direction;
    stepper16_set_dir( &stepper16, direction );
    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;
}

static void check_error ( stepper16_t *ctx )
{
    if ( ctx->spierr )
        log_error( &logger, "SPI" );
    if ( ctx->uv )
        log_error( &logger, "Under voltage detection." );
    if ( ctx->eldef )
        log_error( &logger, "Eletrical defect." );
    if ( ctx->tsd )
        log_error( &logger, "Thermal shutdown." );
    if ( ctx->tw )
        log_error( &logger, "Thermal warning." );
}

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

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