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使用DRV8825和STM32G431RB将您的项目提升到前所未有的精度和控制水平

超越旋转和转动:与我们一起重新定义运动控制

Stepper 21 Click with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

Stepper 21 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

使用我们的高性能步进电机驱动器改造您的项目,提供无与伦比的精度和易于集成的特性。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Stepper 21 Click基于德州仪器的步进电机控制器集成电路DRV8825。通过集成两个NMOS H桥、电流感应和STEP/DIR接口,DRV8825允许与控制电路轻松接口。STEP/DIR接口提供了一种简单的方法来通过索引表前进,方向由DIR输入引脚确定,索引器每个STEP输入引脚的上升沿移动一次。它使用快速、慢速和混合衰减三种衰减模式,作为高度可配置的电流调节。其他功能包括过流保护、热关断、电源电压欠压锁定和故障条件指示。主机MCU可以通过mikroBUS™插座的DIR和STP引脚直接控制步进驱动器的方向和步数。Stepper 21 Click的特色之一是配有一个VREF电位计,用于设置A和B桥绕组电流的参考电压。Stepper 21 

Click还使用PCA9538A,这是NXP Semiconductors的低电压8位I/O端口扩展器,通过其标准的双线接口与主机MCU通信并控制一些步进驱动器的功能。PCA9538A提供了一组灵活的GPIO,包含一个8位寄存器集,并且对于通过引脚有限的mikroBUS™插座将DRV8825控制引脚接口到主机MCU是必要的。除了标准的双线接口,主机MCU还可以通过mikroBUS™插座的RST和INT引脚访问扩展器的复位和中断线。当任何输入状态与其对应的输入端口寄存器状态不同时,中断输出被激活。扩展器的I2C地址可以通过默认设置为0的ADDR SEL跳线选择。扩展器还可以控制其他功能,如睡眠模式、原点位置指示、衰减模式选择、

由过温和过流保护触发的故障指示,或者允许您打开或关闭步进驱动器。最后但同样重要的是,扩展器控制微步模式组合(Mode 0-2),从而允许选择全步、1/2步、1/4步、1/8步、1/16步和1/32步。Stepper 21 Click支持DRV8825的外部电源,可以连接到标记为INPUT VM的输入端子,范围应在8.2V到45V(2.5A)之间,而步进电机线圈可以连接到标记为B+、B-、A-和A+的端子。该Click板™可以通过VCC SEL跳线选择使用3.3V或5V逻辑电压电平,从而使3.3V和5V的MCU都能够正确使用通信线路。此外,该Click板™配备了包含易于使用的功能库和示例代码的库,可以作为进一步开发的参考。

Stepper 21 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G431RB 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 STM32G431RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

STM32G431RB front image

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

32k

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。它具有四相,速度变化比为1/64,步距角为5.625°/64步,允许精确控制。该电机在100Hz频率下工作,在25°C时具有50Ω ±7%的直流电阻。它的空载牵引频率大于600Hz,空载脱扣频率超过1000Hz,确保在不同场景中的可靠性。28BYJ-48在120Hz时的自定位转矩和牵引转矩均超过34.3mN.m,提供强大的性能。其摩擦转矩范围为600到1200 gf.cm,而拉入转矩为300 gf.cm。该电机是满足您步进电机需求的可靠高效选择。

Stepper 21 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Stepper Direction
PA15
AN
Reset
PC12
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Stepper Indexer
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 21 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 STM32G431RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32G474RE MCU front image hardware assembly
LTE Cat.1 6 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE Cat.1 6 Click complete accessories setup image hardware assembly
Nucleo-64 with STM32GXXX MCU Access MB 1 Micro 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 Compiler Selection Step Image 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 21 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • stepper21_set_step_mode - 此功能设置步进模式分辨率设置。

  • stepper21_set_direction - 此功能通过设置DIR引脚逻辑状态来设置电机方向。

  • stepper21_drive_motor - 此功能以选定速度驱动电机进行特定步数。

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 main.c
 * @brief Stepper 21 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the Stepper 21 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 "stepper21.h"

static stepper21_t stepper21;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    stepper21_cfg_t stepper21_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.
    stepper21_cfg_setup( &stepper21_cfg );
    STEPPER21_MAP_MIKROBUS( stepper21_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == stepper21_init( &stepper21, &stepper21_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( STEPPER21_ERROR == stepper21_default_cfg ( &stepper21 ) )
    {
        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" );
    stepper21_set_step_mode ( &stepper21, STEPPER21_MODE_FULL_STEP );
    stepper21_set_direction ( &stepper21, STEPPER21_DIR_CW );
    stepper21_drive_motor ( &stepper21, 200, STEPPER21_SPEED_FAST );
    Delay_ms ( 2000 );
    
    log_printf ( &logger, " Move 400 quarter steps counter-clockwise \r\n\n" );
    stepper21_set_step_mode ( &stepper21, STEPPER21_MODE_QUARTER_STEP );
    stepper21_set_direction ( &stepper21, STEPPER21_DIR_CCW );
    stepper21_drive_motor ( &stepper21, 400, STEPPER21_SPEED_VERY_FAST );
    Delay_ms ( 2000 );
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

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

额外支持

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