stealthChop2™ 技术为您的项目提供无噪音电机操作和增强的动态控制。
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硬件概览
它是如何工作的?
Stepper 5 Click 基于 Analog Devices 的 TMC2208,这是一款高度集成的双极步进电机功率驱动器,具有 UART 接口。如前所述,该设备具有许多不同的功能,使驱动器几乎可以自主使用。它配备 OTP 存储器,可以存储特定步进电机的工作参数,避免在每次上电复位 (POR) 循环后由 MCU 初始化。诸如 stealthChop2™、spreadCycle™ 和 microPlayer™ 等技术有助于实现电机驱动的高自主性,仅使用 STEP 和 DIR 输入引脚设置方向和步进传播。使用 microPlayer™ 技术甚至可以将其自动化,几乎完全减少对 MCU 性能的影响。为了最好地描述如何操作此设备,最好将其操作分为三种抽象模式。独立 STEP/DIR 模式,也称为传统模式,操作方式类似于其他引脚驱动的步进电机控制器/驱动器——步进传播由 STEP 输入上的脉冲控制,DIR 引脚决定方向。MS1 和 MS2 引脚用于设置微步模式,从 1:2 步到 1:16 步。VREF 引脚用于设置最大电流限制,在 Stepper 5 Click 上,由 R2 电阻设置为 1.24A RMS(1.76A 峰值)。DIAG 引脚提供
诊断信息,而 INDEX 引脚提供运动反馈。ENN 引脚用于打开或关闭 IC。此模式允许将驱动器用作更简单的驱动 IC 的直接替代。因此,此模式称为传统模式。第二种模式是具有预编程 OTP 配置的独立 STEP/DIR 模式,从软件的角度来看,驱动 IC 显示为标准 MCU 外设设备。可以使用一组配置和状态寄存器来设置工作参数,这对于应用中使用具有已知特性的特定步进电机特别方便。OTP(一次性可编程)存储器存储配置。它也可以存储在 MCU 中。通信通过 UART 接口完成,只需要一根线进行读写操作(使用特定的消息格式来实现这一点)。UART 可以在广泛的波特率范围内工作,最高可达 500K。UART 接口具有自动波特率检测和 CRC 生成功能,即使在远距离通信时也能实现可靠和简单的通信。一旦通过 OTP 或 UART 编程,STEP/DIR 引脚仍然可以驱动设备,但电机性能将得到增强,并针对特定应用进行了微调。第三种模式是 STEP/DIR,具有完整的诊断和控制功能。此模式释放 TMC2208 的全部潜力。所有参数都可以通过 UART 配
置和控制,功率和热数据可以返回给 MCU 进行进一步分析和优化。被动制动和自由旋转模式变得可用,为停止模式(当步进电机静止时)提供最低的功耗。microPlayer™ 插值功能的控制变得可用,允许对微步进进行更多控制,从而实现更安静的操作。spreadCycle™ 和 stealthChop2™ 技术通过寄存器提供更多控制。利用内部可编程步进脉冲发生器,可以完全绕过外部引脚(通过配置位)。当需要绝对顶级性能时,此模式非常有用,毫无妥协。VCC SEL 板载 SMD 跳线设置通信接口的逻辑电压电平。这允许 3.3V 和 5V MCU 都能与此 Click board™ 进行接口连接。连接的双极步进电机的电源可以通过标记为 VS SEL 的板载 SMD 跳线在 mikroBUS™ 的 5V 电轨和外部电源之间进行选择。外部电源可以连接到端子的 VIN 和 GND 输入。连接的电压应保持在 5V 到 36V 之间。其余端子允许连接双极步进电机线圈:OA1 和 OA2 端子输入连接第一个线圈,而 OB1 和 OB2 输入连接第二个电机线圈。
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。
微控制器概述
MCU卡片 / MCU

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™。
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。该电机以 100Hz 频率运行,在 25°C 下具有 50Ω ±7% 的直流电阻。其空载牵引频率大于 600Hz,空载牵引脱开频率超过 1000Hz,确保在不同场景下的可靠性。电机的自定位扭矩和牵引扭矩在 120Hz 时均超过 34.3mN.m,提供强大的性能。其摩擦扭矩范围为 600 到 1200 gf.cm,而拉入扭矩为 300 gf.cm。该电机是您步进电机需求的可靠且高效的选择。
使用的MCU引脚
mikroBUS™映射器
“仔细看看!”
Click board™ 原理图

一步一步来
项目组装
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
该库包含用于 Stepper 5 Click 驱动程序的 API。
关键功能:
stepper5_set_direction
- 通过设置 DIR 引脚逻辑状态来设置电机方向stepper5_set_step_res
- 在 CHOPCONF 寄存器中设置微步分辨率位stepper5_drive_motor
- 以选定的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 5 Click Example.
*
* # Description
* This example demonstrates the use of the Stepper 5 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 200 half
* steps and 400 quarter steps with 2 seconds delay on driving mode change. 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 "stepper5.h"
static stepper5_t stepper5;
static log_t logger;
void application_init ( void )
{
log_cfg_t log_cfg; /**< Logger config object. */
stepper5_cfg_t stepper5_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.
stepper5_cfg_setup( &stepper5_cfg );
STEPPER5_MAP_MIKROBUS( stepper5_cfg, MIKROBUS_1 );
if ( UART_ERROR == stepper5_init( &stepper5, &stepper5_cfg ) )
{
log_error( &logger, " Communication init." );
for ( ; ; );
}
if ( STEPPER5_ERROR == stepper5_default_cfg ( &stepper5 ) )
{
log_error( &logger, " Default configuration." );
for ( ; ; );
}
log_info( &logger, " Application Task " );
}
void application_task ( void )
{
log_printf ( &logger, " Move 200 full steps clockwise, speed: slow\r\n\n" );
stepper5_set_direction ( &stepper5, STEPPER5_DIR_CW );
stepper5_set_step_res ( &stepper5, STEPPER5_MRES_FULLSTEP );
stepper5_drive_motor ( &stepper5, 200, STEPPER5_SPEED_SLOW );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
log_printf ( &logger, " Move 200 half steps counter-clockwise, speed: medium\r\n\n" );
stepper5_set_direction ( &stepper5, STEPPER5_DIR_CCW );
stepper5_set_step_res ( &stepper5, STEPPER5_MRES_2 );
stepper5_drive_motor ( &stepper5, 200, STEPPER5_SPEED_MEDIUM );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
log_printf ( &logger, " Move 400 quarter steps counter-clockwise, speed: fast\r\n\n" );
stepper5_set_direction ( &stepper5, STEPPER5_DIR_CCW );
stepper5_set_step_res ( &stepper5, STEPPER5_MRES_4 );
stepper5_drive_motor ( &stepper5, 400, STEPPER5_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