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30 分钟

使用TB67S539FTG和STM32G474RE轻松管理您的双极步进电机

保持冷静,高效——完美的电机控制!

Stepper 17 Click with Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

Stepper 17 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G474RE

利用我们集成的电机驱动解决方案,让您的项目保持冷静和高效,这是双极步进电机控制的改变者。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Stepper 17 Click基于东芝半导体的TB67S539FTG,这是一款具有无电阻电流检测功能的双相双极步进电机驱动器。TB67S539FTG采用低导通电阻的DMOS场效应管,最大输出电流可达1.8A,电机输出电压额定值为40V,此外还集成了过流和过温检测等保护机制(ISD和TSD LED指示灯)。它支持全步到1/32步分辨率,以减少电机噪声并实现更平滑的控制,内置混合衰减模式有助于稳定电流波形。由于TB67S539FTG支持的步数较多,电机噪声可以显著降低,操作更加平滑,控制更加精确。它适用于各种应用,例如办公自动化、商业和工业设备,支持操作温度范围为-20°C至+85°C的步进电机。通过MCP1501,一个高精度电压调节器,参考电压来设置电流值。TB67S539FTG的电流阈值点,以及

MCP1501,可以使用标记为VR的板载调节器手动设置。除了I2C通信外,连接到mikroBUS™插座引脚的几个GPIO引脚还用于将信息转发到与PCA9555A端口扩展器相关联的MCU。PCA9555A还允许通过将标记为ADDR SEL的SMD跳线器定位到标记为0和1的适当位置来选择其I2C从地址的最低有效位(LSB),并通过其中断功能引出到mikroBUS™插座上的INT引脚。CLK时钟信号,引出到mikroBUS™插座的PWM引脚,使电机的每个上升沿都移动当前步骤和电角度,而使能引脚,标记为EN并引脚到mikroBUS™插座的CS引脚,优化用于开关机目的的功耗。在此状态下,所有电路,包括接口引脚,均处于非活动状态,TB67S539FTG处于最小功耗状态。简单的DIR引脚引出到mikroBUS™插座的AN引脚允许MCU管理步进电机的方向

(顺时针或逆时针),而mikroBUS™插座的RST引脚初始化内部计数器中的电角度以设置初始位置。此Click board™的一个特殊功能是多功能开关,用户可以通过选择特定的开关来设置适当的功能,例如睡眠模式激活、电机扭矩设置、混合衰减控制和步距分辨率设置。Stepper 17 Click支持TB67S539FTG的外部电源供应,可以连接到标记为VM的输入端子,电压范围应为4.5V至34V,而步进电机线圈可以连接到标记为B+、B-、A-和A+的端子。此Click board™可以通过VCC SEL跳线器选择3.3V或5V逻辑电压电平。这样,既可以使用3.3V又可以使用5V的MCU可以正确使用通信线路。此外,此Click board™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 17 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G474R 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 STM32G474RE MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

STM32G474RE front image

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

512

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

128k

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,速度变化比为1/64,步距角为5.625°/64步,可以实现精确控制。该电机工作频率为100Hz,在25°C时的直流电阻为50Ω ±7%。它的空载牵引频率大于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,具有强大的性能。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 17 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Rotation Direction
PA15
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 17 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 STM32G474RE 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 17 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • stepper17_set_direction - 此函数通过设置DIR引脚的逻辑状态来设置电机方向。

  • stepper17_drive_motor - 此函数以选定的速度驱动电机移动指定数量的步进。

  • stepper17_set_step_mode - 此函数设置步进模式的分辨率设置。

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 17 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the Stepper 17 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 "stepper17.h"

static stepper17_t stepper17;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    stepper17_cfg_t stepper17_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.
    stepper17_cfg_setup( &stepper17_cfg );
    STEPPER17_MAP_MIKROBUS( stepper17_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == stepper17_init( &stepper17, &stepper17_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( STEPPER17_ERROR == stepper17_default_cfg ( &stepper17 ) )
    {
        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" );
    stepper17_set_step_mode ( &stepper17, STEPPER17_MODE_FULL_STEP );
    stepper17_set_direction ( &stepper17, STEPPER17_DIR_CW );
    stepper17_drive_motor ( &stepper17, 200, STEPPER17_SPEED_FAST );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    
    log_printf ( &logger, " Move 400 quarter steps counter-clockwise \r\n\n" );
    stepper17_set_step_mode ( &stepper17, STEPPER17_MODE_QUARTER_STEP );
    stepper17_set_direction ( &stepper17, STEPPER17_DIR_CCW );
    stepper17_drive_motor ( &stepper17, 400, STEPPER17_SPEED_FAST );
    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
/*!
 * @file main.c
 * @brief Stepper 17 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the Stepper 17 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 "stepper17.h"

static stepper17_t stepper17;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    stepper17_cfg_t stepper17_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.
    stepper17_cfg_setup( &stepper17_cfg );
    STEPPER17_MAP_MIKROBUS( stepper17_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == stepper17_init( &stepper17, &stepper17_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( STEPPER17_ERROR == stepper17_default_cfg ( &stepper17 ) )
    {
        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" );
    stepper17_set_step_mode ( &stepper17, STEPPER17_MODE_FULL_STEP );
    stepper17_set_direction ( &stepper17, STEPPER17_DIR_CW );
    stepper17_drive_motor ( &stepper17, 200, STEPPER17_SPEED_FAST );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    
    log_printf ( &logger, " Move 400 quarter steps counter-clockwise \r\n\n" );
    stepper17_set_step_mode ( &stepper17, STEPPER17_MODE_QUARTER_STEP );
    stepper17_set_direction ( &stepper17, STEPPER17_DIR_CCW );
    stepper17_drive_motor ( &stepper17, 400, STEPPER17_SPEED_FAST );
    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

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