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使用VNHD7008AY和STM32G474RE解锁定制的直流电机控制

轻松驯服您的电机

H-Bridge 6 Click with Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

H-Bridge 6 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G474RE

通过这种先进的直流电机驱动解决方案提升您的汽车体验。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

H-Bridge 6 Click 基于 STMicroelectronics 的 VNHD7008AY,这是一款用于汽车应用的直流电机驱动器,集成了全保护的双高端驱动器和外部功率 MOSFET 的保护。此 Click 板™ 可以通过 INA 和 INB 引脚上的输入信号与 MCU 接口,以选择电机方向和制动条件,还具有一个用于电机电流监控的 MultiSense 引脚。两个选择引脚 (SEL0 和 SEL1) 可用于向 MCU 传递来自 MultiSense 引脚的信息。它从标记为 VBATT 的单一电源输入运行,范围为 4V 至 28V,可直接连接到直流电源。此外,该设备完全保护免受电源欠压、输出过流和设备过温

事件的影响。要从待机模式下启动 VNHD7008AY,建议将 INA、INB、SEL0 或 SEL1 引脚从 0 切换到 1 状态,以退出待机模式。还可以将 PWM 引脚从 0 切换到 1 状态,延迟 20μs,以避免在存在电池短路情况时对设备造成任何过度应力。H-Bridge 6 Click 通过 NXP Semiconductor 的知名 8 位 I/O 扩展器 PCA9538A 与 MCU 通信,使用标准 I2C 双线接口,最高频率为 400kHz。VNHD7008AY 还允许通过将标记为 ADDR SEL 的 SMD 跳线定位到标记为 0 和 1 的适当位置来选择其 I2C 从地址的最低有效位 (LSB)。除了这一功能外,

该 Click 板™ 还包含路由到 mikroBUS™ 插座上的 PWM、AN 和 RST 引脚的附加功能。PWM 引脚(最高 20 kHz)允许在所有可能条件下控制电机速度,而标记为 MS 的 AN 引脚允许监控电机电流,提供与电池值成比例的电压,以及 VNHD7008AY 的温度信息。默认情况下,RST 引脚保留其复位功能。该 Click 板™ 可以在 3.3V 或 5V 逻辑电压水平下工作,通过 VCC SEL 跳线选择。这样,3.3V 和 5V 兼容的 MCU 都能正确使用通信线路。此外,该 Click 板™ 配备了包含易于使用的函数库和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

H-Bridge 6 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

DC 齿轮电机 - 430RPM (3-6V) 代表了一种电机和齿轮箱的集成组合,通过增加齿轮,降低电机速度,同时增加扭矩输出。此齿轮电机配有直齿齿轮箱,是低扭矩和低速需求应用的高可靠性解决方案。齿轮电机的最关键参数是速度、扭矩和效率。在此情况下,无负载速度为 520RPM,最大效率时为 430RPM,电流为 60mA,扭矩为 50g.cm。额定工作电压范围为 3-6V,支持顺时针/逆时针旋转方向。这款电机是最初用于机器人、医疗设备、电动门锁等众多功能的有刷直流电机的优秀解决方案。

H-Bridge 6 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Current Sense/Diagnostic Feedback
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
Motor Speed Control
PC8
PWM
NC
NC
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

H-Bridge 6 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 H-Bridge 6 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • hbridge6_generic_write - 通用写入功能

  • hbridge6_generic_read - 通用读取功能

  • hbridge6_set_direction - 设置方向功能

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 HBridge6 Click example
 *
 * # Description
 * This is an example that demonstrates the use of H-Bridge 6 Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initialization driver enables - I2C,
 * reset the device and set default configuration,
 * initialization and configure the PWM, also write log.
 *
 * ## Application Task
 * It shows moving in the clockwise direction of rotation
 * and moving in the counterclockwise direction of rotation
 * from slow to fast speed.
 * All data logs write on USB uart changes.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "hbridge6.h"

static hbridge6_t hbridge6;
static log_t logger;

void application_init ( void ) {
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    hbridge6_cfg_t hbridge6_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.
    hbridge6_cfg_setup( &hbridge6_cfg );
    HBRIDGE6_MAP_MIKROBUS( hbridge6_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag = hbridge6_init( &hbridge6, &hbridge6_cfg );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == init_flag || PWM_ERROR == init_flag ) {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );
        for ( ; ; );
    }
    log_printf( &logger, "-----------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "  Set default config.  \r\n" );
    log_printf( &logger, "-----------------------\r\n" );
    hbridge6_default_cfg( &hbridge6 );
    Delay_ms( 100 );
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) {
    static int8_t duty_cnt = 1;
    static int8_t duty_inc = 1;
    float duty = 0;

    log_printf( &logger, "       Clockwise       \r\n" );
    log_printf( &logger, "-----------------------\r\n" );
    hbridge6_set_direction( &hbridge6, HBRIDGE6_DIRECTION_CLOCKWISE );

    while ( duty_cnt < 10 ) {
        duty = duty_cnt / 10.0;
        hbridge6_set_duty_cycle ( &hbridge6, duty );
        Delay_ms( 500 );
        duty_cnt += duty_inc;
    }

    log_printf( &logger, "         Brake         \r\n" );
    log_printf( &logger, "-----------------------\r\n" );
    hbridge6_set_direction( &hbridge6, HBRIDGE6_DIRECTION_BRAKE );
    duty_cnt = 1;
    Delay_ms( 1000 );

    log_printf( &logger, "    Counterclockwise   \r\n" );
    log_printf( &logger, "-----------------------\r\n" );
    hbridge6_set_direction( &hbridge6, HBRIDGE6_DIRECTION_COUNTERCLOCKWISE );

    while ( duty_cnt < 10 ) {
        duty = duty_cnt / 10.0;
        hbridge6_set_duty_cycle ( &hbridge6, duty );
        Delay_ms( 500 );
        duty_cnt += duty_inc;
    }

    log_printf( &logger, "         Brake         \r\n" );
    log_printf( &logger, "-----------------------\r\n" );
    hbridge6_set_direction( &hbridge6, HBRIDGE6_DIRECTION_BRAKE );
    duty_cnt = 1;

    Delay_ms( 3000 );
    hbridge6_pwm_stop( &hbridge6 );
    Delay_ms( 2000 );
    hbridge6_pwm_start( &hbridge6 );
}

void main ( void ) {
    application_init( );

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

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

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