初学者
10 分钟

使用TB67S581FNG和STM32G071RB将普通运动转化为非凡成就

每一次脉冲的精度:使用我们的步进驱动器控制运动

Stepper 9 Click with Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Stepper 9 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G071RB

利用我们先进的步进电机驱动器,为您的创新注入动态和精确运动需求。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Stepper 9 Click基于东芝半导体的TB67S581FNG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。TB67S581FNG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2A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TB67S581FNG的电流阈值点。TB67S581FNG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 9 Click支持连接到标有VM的输入端子的TB67S581FNG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示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

Stepper 9 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是一款适用于各种应用的可调5V直流步进电机,具有紧凑的设计。它具有四个相位,速度变化比为1/64,步距角为5.625°/64步,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%。其空载引力频率大于600Hz,空载牵引频率超过1000Hz,确保在不同场景下的可靠性。28BYJ-48在120Hz时具有自定位力矩和牵引力矩均超过34.3mN.m,性能稳健。其摩擦力矩范围为600至1200 gf.cm,而吸合力矩为300 gf.cm。这款电机是您步进电机需求的可靠高效选择。

Stepper 9 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!”

Click board™ 原理图

Stepper 9 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 9 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • stepper9_set_direction - 该函数通过设置DIR引脚逻辑状态来设置电机方向。

  • stepper9_drive_motor - 该函数以所选速度驱动电机进行特定数量的步进。

  • stepper9_set_step_mode - 该函数设置步进模式分辨率设置。

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 Stepper 9 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the Stepper 9 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 "stepper9.h"

static stepper9_t stepper9;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    stepper9_cfg_t stepper9_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.
    stepper9_cfg_setup( &stepper9_cfg );
    STEPPER9_MAP_MIKROBUS( stepper9_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == stepper9_init( &stepper9, &stepper9_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( STEPPER9_ERROR == stepper9_default_cfg ( &stepper9 ) )
    {
        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" );
    stepper9_set_step_mode ( &stepper9, STEPPER9_MODE_FULL_STEP );
    stepper9_set_direction ( &stepper9, STEPPER9_DIR_CW );
    stepper9_drive_motor ( &stepper9, 200, STEPPER9_SPEED_FAST );
    Delay_ms ( 2000 );
    
    log_printf ( &logger, " Move 400 quarter steps counter-clockwise \r\n\n" );
    stepper9_set_step_mode ( &stepper9, STEPPER9_MODE_QUARTER_STEP );
    stepper9_set_direction ( &stepper9, STEPPER9_DIR_CCW );
    stepper9_drive_motor ( &stepper9, 400, STEPPER9_SPEED_VERY_FAST );
    Delay_ms ( 2000 );
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

// ------------------------------------------------------------------------ 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。