游名科技：STM32F103+TMC2160：86步进电机和驱动一体原理图/PCB...

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mmuuss586 发布时间：2020-4-29 12:18

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赞收藏评论50 发布时间：2020-4-29 12:18

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mmuuss586 回答时间：2020-4-29 12:50:00

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mmuuss586 回答时间：2020-4-29 12:50:39

三、拨码开关设置
拨码开关ON：设置为高电平1，反之低电平0
细分设置：CFG1、CFG0
CFG1、CFG0：
11：64细分
10：32细分
01：16细分
00：8细分
运行电流设置：CFG4、CFG3、CFG2
CFG4、CFG3、CFG2：
111：IRUN=31
110：IRUN=28
101：IRUN=26
100：IRUN=24
011：IRUN=22
010：IRUN=20
001：IRUN=18
000：IRUN=16
Irms=Vfs/(IRUN/32)/(Rsense*1.414)；
Vfs =325mV，Rsense为0.05欧时，则最大电流为4.5A左右；

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mmuuss586 回答时间：2020-4-29 12:51:48

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mmuuss586 回答时间：2020-4-29 12:52:33

斩波模式选择：CFG5
CFG5：
1：SpreadCyle模式，低速、低平稳运行模式
0：SpreadCyle模式，高速、高运动稳定模式
保持电流设置：CFG6
CFG6：
1：保持电流=运行电流/2
0：保持电流=运行电流

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mmuuss586 回答时间：2020-4-29 12:53:13

四、软件说明
DIR+STEP接口模式位置控制（无需SPI接口）
COM端：接24V或12V或5V
DRV_ENN、STER、DIR：接集电极开路输出
为测试方便：
COM端：接3.3V
DRV_ENN：使能，接PB14
DIR：方向， PB15
STEP：脉冲，PA8

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mmuuss586 回答时间：2020-4-29 12:53:36

初始化程序如下参考：
  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART2_UART_Init();
  MX_TIM1_Init();
STEPMOTOR_TIMx_Init(); /定时器输出初始化
  /* USER CODE BEGIN 2 */
STEPMOTOR_OUTPUT_DISABLE(); //TMC2160禁止使能
  /* USER CODE END 2 */
  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
/* USER CODE END WHILE */
STEPMOTOR_AxisMoveRel(6400*-2, 5000 , 5000 , 1200); //控制TMC2160驱动步进电机反转2圈（32细分，1.8度则一圈需要6400个脉冲）
LedOnOff(); //LED闪烁处理
STEPMOTOR_AxisMoveRel(6400*2, 5000 , 5000 , 1200); //控制TMC2160驱动步进电机反转2圈（32细分，1.8度则一圈需要6400个脉冲）
LedOnOff(); //LED闪烁处理
/* USER CODE BEGIN 3 */
  }

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mmuuss586 回答时间：2020-4-29 12:54:33

//相对位置移动参考(参考硬石的电机开发板资料)
/**
  * 函数功能: 相对位置运动：运动给定的步数
  * 输入参数: step：移动的步数 (正数为顺时针，负数为逆时针).
            accel  加速度,实际值为accel*0.1*rad/sec^2
            decel  减速度,实际值为decel*0.1*rad/sec^2
            speed  最大速度,实际值为speed*0.1*rad/sec
  * 返回值: 无
  * 说明: 以给定的步数移动步进电机，先加速到最大速度，然后在合适位置开始
  *          减速至停止，使得整个运动距离为指定的步数。如果加减速阶段很短并且
  *          速度很慢，那还没达到最大速度就要开始减速
  */
void STEPMOTOR_AxisMoveRel(__IO int32_t step, __IO uint32_t accel, __IO uint32_t decel, __IO uint32_t speed)
{
  __IO uint16_t tim_count;
  // 达到最大速度时的步数
  __IO uint32_t max_s_lim;
  // 必须要开始减速的步数（如果加速没有达到最大速度）
  __IO uint32_t accel_lim;

  if(step < 0) // 步数为负数
  {
srd.dir = CCW; // 逆时针方向旋转
STEPMOTOR_DIR_REVERSAL();
step =-step; // 获取步数绝对值
  }
  else
  {
srd.dir = CW; // 顺时针方向旋转
STEPMOTOR_DIR_FORWARD();
  }

  if(step == 1) // 步数为1
  {
srd.accel_count = -1; // 只移动一步
srd.run_state = DECEL;  // 减速状态.
srd.step_delay = 1000; // 短延时
  }
  else if(step != 0)  // 如果目标运动步数不为0
  {
// 我们的驱动器用户手册有详细的计算及推导过程

// 设置最大速度极限, 计算得到min_delay用于定时器的计数器的值。
// min_delay = (alpha / tt)/ w
srd.min_delay = (int32_t)(A_T_x10/speed);

// 通过计算第一个(c0) 的步进延时来设定加速度，其中accel单位为0.1rad/sec^2
// step_delay = 1/tt * sqrt(2*alpha/accel)
// step_delay = ( tfreq*0.676/10 )*10 * sqrt( (2*alpha*100000) / (accel*10) )/100
srd.step_delay = (int32_t)((T1_FREQ_148 * sqrt(A_SQ / accel))/10);

// 计算多少步之后达到最大速度的限制
// max_s_lim = speed^2 / (2*alpha*accel)
max_s_lim = (uint32_t)(speed*speed/(A_x200*accel/10));
// 如果达到最大速度小于0.5步，我们将四舍五入为0
// 但实际我们必须移动至少一步才能达到想要的速度
if(max_s_lim == 0){
   max_s_lim = 1;
}

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mmuuss586 回答时间：2020-4-29 12:55:03

// 计算多少步之后我们必须开始减速
// n1 = (n1+n2)decel / (accel + decel)
accel_lim = (uint32_t)(step*decel/(accel+decel));
// 我们必须加速至少1步才能才能开始减速.
if(accel_lim == 0){
   accel_lim = 1;
}

// 使用限制条件我们可以计算出减速阶段步数
if(accel_lim <= max_s_lim){
   srd.decel_val = accel_lim - step;
}
else{
   srd.decel_val = -(max_s_lim*accel/decel);
}
// 当只剩下一步我们必须减速
if(srd.decel_val == 0){
   srd.decel_val = -1;
}

// 计算开始减速时的步数
srd.decel_start = step + srd.decel_val;

// 如果最大速度很慢，我们就不需要进行加速运动
if(srd.step_delay <= srd.min_delay){
   srd.step_delay = srd.min_delay;
   srd.run_state = RUN;
}
else{
   srd.run_state = ACCEL;
}
// 复位加速度计数值
srd.accel_count = 0;
  }
  MotionStatus = 1; // 电机为运动状态
  tim_count=__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htimx_STEPMOTOR);
  __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htimx_STEPMOTOR,STEPMOTOR_TIM_CHANNEL_x,tim_count+srd.step_delay); // 设置定时器比较值
  TIM_CCxChannelCmd(STEPMOTOR_TIMx, STEPMOTOR_TIM_CHANNEL_x, TIM_CCx_ENABLE); // 使能定时器通道
  STEPMOTOR_OUTPUT_ENABLE();
}

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mmuuss586 回答时间：2020-4-29 12:55:37

//定时器中断函数参考
/**
  * 函数功能: 定时器中断服务函数
  * 输入参数: 无
  * 返回值: 无
  * 说明: 实现加减速过程
  */
void STEPMOTOR_TIMx_IRQHandler(void)//定时器中断处理
{
  __IO uint16_t tim_count=0;
  // 保存新（下）一个延时周期
  uint16_t new_step_delay=0;
  // 加速过程中最后一次延时（脉冲周期）.
  __IO static uint16_t last_accel_delay=0;
  // 总移动步数计数器
  __IO static uint32_t step_count = 0;
  // 记录new_step_delay中的余数，提高下一步计算的精度
  __IO static int32_t rest = 0;
  //定时器使用翻转模式，需要进入两次中断才输出一个完整脉冲
  __IO static uint8_t i=0;

  if(__HAL_TIM_GET_IT_SOURCE(&htimx_STEPMOTOR, STEPMOTOR_TIM_IT_CCx) !=RESET)
  {
// 清楚定时器中断
__HAL_TIM_CLEAR_IT(&htimx_STEPMOTOR, STEPMOTOR_TIM_IT_CCx);

// 设置比较值
tim_count=__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htimx_STEPMOTOR);
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htimx_STEPMOTOR,STEPMOTOR_TIM_CHANNEL_x,tim_count+srd.step_delay);

i++;    // 定时器中断次数计数值
if(i==2) // 2次，说明已经输出一个完整脉冲
{
   i=0; // 清零定时器中断次数计数值
   switch(srd.run_state) // 加减速曲线阶段
   {
      case STOP:
      step_count = 0;  // 清零步数计数器
      rest = 0;       // 清零余值
      // 关闭通道
      TIM_CCxChannelCmd(STEPMOTOR_TIMx, STEPMOTOR_TIM_CHANNEL_x, TIM_CCx_DISABLE);
      __HAL_TIM_CLEAR_FLAG(&htimx_STEPMOTOR, STEPMOTOR_TIM_FLAG_CCx);
      STEPMOTOR_OUTPUT_DISABLE();
      MotionStatus = 0;  //  电机为停止状态
      break;

      case ACCEL:
      step_count++;    // 步数加1
      if(srd.dir==CW)
      {
         step_position++; // 绝对位置加1
      }
      else
      {
         step_position--; // 绝对位置减1
      }
      srd.accel_count++; // 加速计数值加1
      new_step_delay = srd.step_delay - (((2 *srd.step_delay) + rest)/(4 * srd.accel_count + 1));//计算新(下)一步脉冲周期(时间间隔)
      rest = ((2 * srd.step_delay)+rest)%(4 * srd.accel_count + 1);// 计算余数，下次计算补上余数，减少误差
      if(step_count >= srd.decel_start)// 检查是够应该开始减速
      {
         srd.accel_count = srd.decel_val; // 加速计数值为减速阶段计数值的初始值
         srd.run_state = DECEL;          // 下个脉冲进入减速阶段
      }
      else if(new_step_delay <= srd.min_delay) // 检查是否到达期望的最大速度
      {
         last_accel_delay = new_step_delay; // 保存加速过程中最后一次延时（脉冲周期）
         new_step_delay = srd.min_delay; // 使用min_delay（对应最大速度speed）
         rest = 0;                         // 清零余值
         srd.run_state = RUN;             // 设置为匀速运行状态
      }
      break;

      case RUN:
      step_count++;  // 步数加1
      if(srd.dir==CW)
      {
         step_position++; // 绝对位置加1
      }
      else
      {
         step_position--; // 绝对位置减1
      }
      new_step_delay = srd.min_delay;    // 使用min_delay（对应最大速度speed）
      if(step_count >= srd.decel_start) // 需要开始减速
      {
         srd.accel_count = srd.decel_val;  // 减速步数做为加速计数值
         new_step_delay = last_accel_delay;// 加阶段最后的延时做为减速阶段的起始延时(脉冲周期)
         srd.run_state = DECEL;          // 状态改变为减速
      }
      break;

      case DECEL:
      step_count++;  // 步数加1
      if(srd.dir==CW)
      {
         step_position++; // 绝对位置加1
      }
      else
      {
         step_position--; // 绝对位置减1
      }
      srd.accel_count++;
      new_step_delay = srd.step_delay - (((2 * srd.step_delay) + rest)/(4 * srd.accel_count + 1)); //计算新(下)一步脉冲周期(时间间隔)
      rest = ((2 * srd.step_delay)+rest)%(4 * srd.accel_count + 1);// 计算余数，下次计算补上余数，减少误差

      //检查是否为最后一步
      if(srd.accel_count >= 0)
      {
         srd.run_state = STOP;
      }
      break;
   }
   srd.step_delay = new_step_delay; // 为下个(新的)延时(脉冲周期)赋值
}
  }
}

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