初学者
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通过TB67S580FNG和STM32L073RZ掌握运动的艺术,为您的项目带来应有的精细

无限步进,一体化解决方案:通过我们的步进驱动器提升您的项目

Stepper 20 Click with Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

已发布 6月 28, 2024

点击板

Stepper 20 Click

开发板

Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32L073RZ

突破限制,探索运动控制领域的无限可能性,借助我们专为卓越而设计的智能步进电机驱动器解决方案。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Stepper 20 Click基于东芝半导体的TB67S580FNG设计,这是一款设计用于控制一个双相双极步进电机的两相双极步进电机驱动器。TB67S580FNG支持PWM恒流控制驱动,并集成了低导通电阻的DMOS场效应晶体管,提供最大1.28A电流。它还可以提供约40V的电机输出电压评级,并具有综合保护机制,例如过流、过温和欠压锁定,用于错误检测(红色LO LED指示灯)。它支持全步到1/32步分辨率,以减少电机噪音并实现更加平滑的控制,具有内置调节器,可使电机由单一电源驱动。 PWM恒流模式中的电流值由MCP1501(高精度电压调节器)获得的参考电压设置。此外,通过标有VREF的板载调节器,还可以手动设置TB67S580FNG的电流阈值点。TB67S580FNG通过其控制信号支持各种步进分辨

率配置。这些信号,例如步进分辨率设置、睡眠模式或LO/MO指示灯,通过PCA9538A端口扩展器进行控制,该扩展器通过I2C串行接口与MCU建立通信。除了通过数字方式设置这些功能外,还可以通过多功能开关手动选择这些功能,通过选择特定的开关(1、2、3 - 步进分辨率设置;4 - 衰减模式控制)。PCA9538A还允许通过将标有ADDR SEL的SMD跳线器定位到标有0和1的适当位置来选择其I2C从地址的最低有效位(LSB),并将其中断特性路由到mikroBUS™插座的INT引脚。 CLK时钟信号,路由到mikroBUS™插座上的默认PWM位置,通过每个上升沿移动电机的当前步进和电气角度,而Enable引脚(标有EN,路由到默认CS位置)控制输出A和B步进电机驱动通道的状态。此外,所有电路都可以使用睡眠功能停止,从而启用

节能模式。简单的DIR引脚,路由到mikroBUS™插座上的默认AN位置,允许MCU管理步进电机的方向(顺时针或逆时针),而RST引脚初始化内部计数器中的电气角度以设置初始位置。通过标有MO的板载橙色LED指示板来指示达到初始电气角度位置。Stepper 20 Click支持连接到标有VM的输入端子的TB67S580FNG的外部电源,该电源应在8.2V至44V的范围内,而步进电机线圈可以连接到标有B+、B-、A-和A+的端子上。此Click板可以通过VCC SEL跳线器选择3.3V或5V逻辑电压电平运行。这样,既支持3.3V又支持5V的MCU可以正确使用通信线路。此外,该Click板配备了一个包含易于使用的函数和一个示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

Stepper 20 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64搭载STM32L073RZ MCU提供了一个经济实惠且灵活的平台,供开发人员探索新的想法并原型化其设计。该板利用了STM32微控制器的多功能性,使用户能够为其项目选择性能和功耗之间的最佳平衡。它采用LQFP64封装的STM32微控制器,并包括一些必要的组件,例如用户LED,可以同时作为ARDUINO®信号使用,以及用户和复位按钮,以及用于精准定时操作的32.768kHz晶体振荡器。设计时考虑了扩展性和灵活性,Nucleo-64板具有ARDUINO® 

Uno V3扩展连接器和ST morpho扩展引脚标头,为全面项目集成提供了对STM32 I/O的完全访问权限。电源选项具有适应性,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。该板还配备了一个内置的ST-LINK调试器/编程器,具有USB重新枚举功能,简化了编程和调试过程。此外,该板还设计了外部SMPS,以实现有效的Vcore逻辑供电,支持USB设备全速或USB SNK/UFP全速,以及内置的加密功能,增强了项目的功耗效率和安全性。通过专用

连接器提供了额外的连接性,用于外部SMPS实验、ST-LINK的USB连接器和MIPI®调试连接器,扩展了硬件接口和实验的可能性。开发人员将通过STM32Cube MCU软件包中全面的免费软件库和示例得到广泛的支持。这与与各种集成开发环境(IDE)的兼容性相结合,包括IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM和STM32CubeIDE,确保了平稳高效的开发体验,使用户能够充分发挥Nucleo-64板在其项目中的功能。

Nucleo 64 with STM32L073RZ MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

192

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

28BYJ-48是一款适用于各种应用的可调5V直流步进电机,具有紧凑的设计。它拥有四个相位,速度变化比为1/64,每64步的步距角为5.625°,可实现精确控制。该电机在100Hz的频率下运行,25°C时的直流电阻为50Ω ±7%。它具有大于600Hz的空载牵引频率和超过1000Hz的空载推出频率,确保在不同场景下的可靠性。在120Hz时,28BYJ-48的自定位扭矩和牵引扭矩均超过34.3mN.m,具有稳健的性能。其摩擦扭矩范围为600到1200 gf.cm,而吸合扭矩为300 gf.cm。这款电机是您步进电机需求的可靠高效选择。

Stepper 20 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Rotation Direction
PC0
AN
Electrical Angle Intilizing
PC12
RST
Enable
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Step Clock
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!”

原理图

Stepper 20 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 STM32L073RZ 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

通过调试模式的应用程序输出

1. 一旦代码示例加载完成,按下 "DEBUG" 按钮将启动构建过程,并将其编程到创建的设置上,然后进入调试模式。

2. 编程完成后,IDE 中将出现一个带有各种操作按钮的标题。点击绿色的 "PLAY" 按钮开始读取通过 Click board™ 获得的结果。获得的结果将在 "Application Output" 标签中显示。

DEBUG_Application_Output

软件支持

库描述

该库包含 Stepper 20 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • stepper20_set_direction - 该函数通过设置DIR引脚的逻辑状态来设置电机方向。

  • stepper20_drive_motor - 该函数以所选速度驱动电机进行特定数量的步进。

  • stepper20_set_step_mode - 该函数设置步进模式的分辨率设置。

开源

代码示例

这个示例可以在 NECTO Studio 中找到。欢迎下载代码,或者您也可以复制下面的代码。

/*!
 * @file main.c
 * @brief Stepper 20 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the Stepper 20 click board by driving the 
 * motor in both directions for a desired number of steps.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the click default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Drives the motor clockwise for 200 full steps and then counter-clockiwse for 400 quarter
 * steps with 2 seconds delay before changing the direction. All data is being logged on
 * the USB UART where you can track the program flow.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "stepper20.h"

static stepper20_t stepper20;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    stepper20_cfg_t stepper20_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.
    stepper20_cfg_setup( &stepper20_cfg );
    STEPPER20_MAP_MIKROBUS( stepper20_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == stepper20_init( &stepper20, &stepper20_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( STEPPER20_ERROR == stepper20_default_cfg ( &stepper20 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    log_printf ( &logger, " Move 200 full steps clockwise \r\n\n" );
    stepper20_set_step_mode ( &stepper20, STEPPER20_MODE_FULL_STEP );
    stepper20_set_direction ( &stepper20, STEPPER20_DIR_CW );
    stepper20_drive_motor ( &stepper20, 200, STEPPER20_SPEED_FAST );
    Delay_ms ( 2000 );
    
    log_printf ( &logger, " Move 400 quarter steps counter-clockwise \r\n\n" );
    stepper20_set_step_mode ( &stepper20, STEPPER20_MODE_QUARTER_STEP );
    stepper20_set_direction ( &stepper20, STEPPER20_DIR_CCW );
    stepper20_drive_motor ( &stepper20, 400, STEPPER20_SPEED_VERY_FAST );
    Delay_ms ( 2000 );
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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