本帖最后由 resumebb 于 2020-7-24 16:19 编辑
一、硬件
1.硬件准备:57步进电机(型号57CM18),驱动器TB6600,开发板STM32F407ZGT6,SN-4NDO限位金属传感器,检测面在9mm左右。

2.连线
驱动器右边分有两个区域
Signal:用于驱动器与开发板连接,进行电机的控制驱动。
ENA接口:当此信号有效时,驱动器将自动切断电机绕组电流,使电机处于自由状态(无保持转矩)。当此信号不连接时默认为无效状态,这时电机绕组通以电流,可正常工作。
DIR接口:控制电机旋转方向,信号有效时电机顺时针旋转,无效时逆时针旋转。
PUL接口:步进电机驱动器把控制器发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移,驱动器每接受一个脉冲信号 PUL,就驱动步进电机旋转一个步距角,PUL 的频率和步进电机的转速成正比。对于最佳输入要求,此信号占空比最好 1:1,脉冲信号的频率不大于100KHz。
连接方式有两种方法:
(1)共阳极连接

将驱动器的ENA+,DIR+,PUL+接地, 阴极接电,也就是开发板的相对应的控制管脚。
(2)共阴极连接

如STM32F407接线如下:
ENA+(驱动器) PE6(开发板)
DIR+(驱动器) PE5(开发板)
PUL+(驱动器) PC7(开发板)
ENA- DIR- PUL-(驱动器) GND(开发板)
3. High Voltage区域
该区域用于驱动器与步进电机连接。
和下图类似:

电机接法:

这里我采用的是驱动器接法是共阴极接法

对于电源,开发板使用3.3v,电机使用12v,1A,可根据实际情况调整。

4.细分
根据需求,该驱动器最多支持32细分,根据指示的S1,S2,S3开关状态调整驱动器侧面的dip拨码进行细分选择,同样可以通过S4,S5,S6三个开关控制电流大小,最大支持3.5A,峰值电流为4.0A。
我这里采用了4细分。具体如下图:

5.故障问题

PWR:绿灯,电源指示灯。
ALARM:红灯,故障(过流、过热和欠压)时亮。红灯亮起时,表明驱动器出故障了,
请立即切断驱动器电源,排除故障后再继续操作。
6.限位金属传感器虽然说是传感器,但其实就是一个开关量,就跟光电开关一样。有两种接法: 
蓝线接地,棕线接电源,黑色线作为输出接入开发板作为输入,在PNP接法中,常态黑色线为低电平,当传感器检测到物体时,会输出24V正电压。 
NPN接法差别就是检测到物体时,黑线输出的是负电压。 
我这里将传感器的黑线输出连接至KEY0作为对开发板的输入,当检测到物体时,PB0引脚会变为低电平。
二、代码
驱动器代码参照正点原子的例程,然后针对具体的情况做了相应的更改
主要用到了四个函数
void Driver_Init(void);//驱动器初始化
void TIM8_OPM_RCR_Init(u16 arr, u16 psc);//TIM8_CH2 初始化 单脉冲+重复计数模式
void Locate_Rle(long num, u32 frequency, DIR_Type dir) //相对定位函数
void Locate_Abs(long num, u32 frequency);/绝对定位函数
1.驱动初始化
由于ENA和DIR使用的引脚为PE6,PE5,因此在初始化中对它们进行相关的初始化即可(可以根据自己的开发板来更改引脚)。
整体流程:
定义GPIO结构体
使能GPIOE时钟
对结构体进行相关初始化,推挽输出,上拉等
设置PE5,输出为高电平沿顺时针方向
设置PE6,输出为低电平,使能输出
- void Driver_Init(void)
- {
- GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
-
- RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOE, ENABLE);
-
- GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_6;
- GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
- GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
- GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
- GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
- GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);
-
- GPIO_SetBits(GPIOE,GPIO_Pin_5);
- GPIO_ResetBits(GPIOE,GPIO_Pin_6);
- }
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2.定时器
定时器的时基单元主要有三个寄存器组成:16位计数器,自动重转载寄存器(包括一个影子寄存器),预分频器(控制计数器时钟),其中预分频计数器的时钟频率1——65535。
16位向上、向下、向上/向下自动装载计数器
● 16位可编程(可以实时修改)预分频器,计数器时钟频率的分频系数为1~65536之间的任意
数值
● 4个独立通道:
─ 输入捕获
─ 输出比较
─ PWM生成(边缘或中间对齐模式)
─ 单脉冲模式输出
● 使用外部信号控制定时器和定时器互连的同步电路
● 如下事件发生时产生中断/DMA: ─ 更新:计数器向上溢出/向下溢出,计数器初始化(通过软件或者内部/外部触发)
─ 触发事件(计数器启动、停止、初始化或者由内部/外部触发计数)
─ 输入捕获
─ 输出比较
● 支持针对定位的增量(正交)编码器和霍尔传感器电路
● 触发输入作为外部时钟或者按周期的电流管理
因为用到TIME8与GPIOC(进行端口复用),所以使能对应的时钟。将GPIOC的Pin7复用为TIME8,对TIME8的结构体进行变量初始化,查开发手册可以知道,PC7复用功能为TIME8的CH2。
整体流程
配置TIME8,GPIOC时钟。
初始化TIM8,设置ARR(自动装填值即周期),PSC(时钟预分频系数)
设置TIM8_CH2的PWM模式,使能TIM2_CH2输出
使能TIM2
- <span style="background-color: rgb(255, 255, 255);">/</span>***********************************************
- //TIM8_CH2(PC7) 单脉冲输出+重复计数功能初始化
- //TIM8 时钟频率 84*2=168MHz
- //arr:自动重装值
- //psc:时钟预分频数
- ************************************************/
- void TIM8_OPM_RCR_Init(u16 arr,u16 psc)
- {
- GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
- TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
- TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
- NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
-
- RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM8,ENABLE); //TIM8时钟使能
- RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOC, ENABLE); //使能PORTC时钟
-
- GPIO_PinAFConfig(GPIOC,GPIO_PinSource7,GPIO_AF_TIM8); //GPIOC7复用为定时器8
-
- GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7; //GPIOC7
- GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF; //复用功能
- GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz; //速度100MHz
- GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽复用输出
- GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_DOWN; //下拉
- GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure); //初始化PF9
-
- TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure);
-
- TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值
- TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
- TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
- TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式
- TIM_TimeBaseInit(TIM8, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
- TIM_ClearITPendingBit(TIM8,TIM_IT_Update);
-
- TIM_UpdateRequestConfig(TIM8,TIM_UpdateSource_Regular); /********* 设置只有计数溢出作为更新中断 ********/
- TIM_SelectOnePulseMode(TIM8,TIM_OPMode_Single);/******* 单脉冲模式 **********/
-
- TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式2
- TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出2使能
- TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState = TIM_OutputNState_Disable; /****** 比较输出2N失能 *******/
- TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = arr>>1; //设置待装入捕获比较寄存器的脉冲值,右移一位
- TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高
- TIM_OC2Init(TIM8, &TIM_OCInitStructure); //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx
-
- TIM_OC2PreloadConfig(TIM8, TIM_OCPreload_Enable); //CH2预装载使能
- TIM_ARRPreloadConfig(TIM8, ENABLE); //使能TIMx在ARR上的预装载寄存器
-
- TIM_ITConfig(TIM8, TIM_IT_Update ,ENABLE); //TIM8 使能或者失能指定的TIM中断
-
- NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM8_UP_TIM13_IRQn; //TIM8中断
- NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; //先占优先级1级
- NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; //从优先级1级
- NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
- NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器
-
- TIM_ClearITPendingBit(TIM8, TIM_IT_Update); //清除TIMx的中断待处理位:TIM 中断源
- TIM_Cmd(TIM8, ENABLE); //使能TIM8
- }
- 3.中断服务函数
- void TIM8_UP_TIM13_IRQHandler(void)
- {
- if(TIM_GetITStatus(TIM8,TIM_FLAG_Update)!=RESET)//更新中断
- {
- TIM_ClearITPendingBit(TIM8,TIM_FLAG_Update);//清除更新中断标志位
- if(is_rcr_finish==0)//重复计数器未设置完成
- {
- if(rcr_integer!=0) //整数部分脉冲还未发送完成
- {
- TIM8->RCR=RCR_VAL;//设置重复计数值
- rcr_integer--;//减少RCR_VAL+1个脉冲
- }else if(rcr_remainder!=0)//余数部分脉冲 不为0
- {
- TIM8->RCR=rcr_remainder-1;//设置余数部分
- rcr_remainder=0;//清零
- is_rcr_finish=1;//重复计数器设置完成
- }else goto out; //rcr_remainder=0,直接退出
- TIM_GenerateEvent(TIM8,TIM_EventSource_Update);//产生一个更新事件 重新初始化计数器
- TIM_CtrlPWMOutputs(TIM8,ENABLE); //MOE 主输出使能
- TIM_Cmd(TIM8, ENABLE); //使能TIM8
- if(motor_dir==CW) //如果方向为顺时针
- current_pos+=(TIM8->RCR+1);//加上重复计数值
- else //否则方向为逆时针
- current_pos-=(TIM8->RCR+1);//减去重复计数值
- }else
- {
- out: is_rcr_finish=1;//重复计数器设置完成
- TIM_CtrlPWMOutputs(TIM8,DISABLE); //MOE 主输出关闭
- TIM_Cmd(TIM8, DISABLE); //关闭TIM8
- printf("当前位置=%ld\r\n",current_pos);//打印输出
- }
- }
- }
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4.相对定位函数
首先判断脉冲如果小于0就停止运行。频率的取值在20-100000Hz之间,如果不在这个范围内就终止。
通过传入的参数dir可以知道旋转方向,若为顺时针,就用当前位置加上一个脉冲对应的步距,如果是逆时针就减去。
最后获取重复计数器的整数和余数部分,开启TIM8
6.限位传感器中断初始化
- void EXTIX_Init(void)
- {
-
- //PB0使用Exit0号中断线,PG1使用Exit1,PC2使用Exit2,PA3使用Exit3
- NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
- EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
- GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
-
-
- RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB|RCC_AHB1Periph_GPIOG|RCC_AHB1Periph_GPIOC|RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);//使能GPIOB,GPIOG,GPIOC,GPIOA时钟
-
- RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG, ENABLE);//使能SYSCFG时钟(中断需要使用AFIO时钟)
-
-
-
- GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; //PB0对应IO配置
- GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;//普通输入模式
- GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100M
- GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
- GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOB0
-
- GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1; //PG1对应IO配置
- GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;//普通输入模式
- GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100M
- GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
- GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOG1
-
- GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2; //PC2对应IO配置
- GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;//普通输入模式
- GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100M
- GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
- GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOC2
-
- GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3; //PA3对应IO配置
- GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;//普通输入模式
- GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100M
- GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
- GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA3
-
-
-
-
- SYSCFG_EXTILineConfig(EXTI_PortSourceGPIOB, EXTI_PinSource0);//PB0 连接到中断线0
- SYSCFG_EXTILineConfig(EXTI_PortSourceGPIOG, EXTI_PinSource1);//PG1 连接到中断线1
- SYSCFG_EXTILineConfig(EXTI_PortSourceGPIOC, EXTI_PinSource2);//PC2 连接到中断线2
- SYSCFG_EXTILineConfig(EXTI_PortSourceGPIOA, EXTI_PinSource3);//PA3 连接到中断线3
-
- //配置0号中断线
- EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0|EXTI_Line1 | EXTI_Line2 | EXTI_Line3;//LINE0
- EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;//中断事件
- //初始状态为低电平,当检测到物体时,KEY0输出高电平,此时INT0导通,变为低电平,即从上升沿跳变至下降沿时触发
- EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
- EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;//使能LINE0
- EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);//配置
-
-
- NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;//PB0对应的外部中断0
- NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x00;//不区分优先级,只需要电平转换时进入中断即可
- NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x00;
- NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//使能外部中断通道
- NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//配置
-
- NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI1_IRQn;//外部中断2
- NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x00;//抢占优先级3
- NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x00;//子优先级2
- NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//使能外部中断通道
- NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//配置
-
-
- NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI2_IRQn;//外部中断3
- NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x00;//抢占优先级2
- NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x00;//子优先级2
- NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//使能外部中断通道
- NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//配置
-
-
- NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI3_IRQn;//外部中断4
- NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x00;//抢占优先级1
- NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x00;//子优先级2
- NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//使能外部中断通道
- NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//配置
-
- }
复制代码
7.电平检测与中断服务函数
- u8 Check_Sensor_State(void)
- {
-
- //高电平没有检测到
- if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_0) == SET)
- {
- return NO_Tagger;
- }
- //低电平检测到
- else
- {
- return Tagger;
- }
- }
复制代码 四个服务函数根据自己的需求写,可以正转反转,加减速,停止啥的
- void EXTI0_IRQHandler(void)
- {
- if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) == SET)
- {
- //可以停止,可以反转
- EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);
- }
- }
复制代码
6.main函数
主函数也很简单,先进行相关初始化,通过按键操控电机,按下wkup就通过绝对定位函数回到零点,按下key0就以500hz的频率顺时针发送200脉冲,假如不设置细分,该操作就是顺时针旋转一圈,key1也是一样,逆时针发送500脉冲。这里设置了一个计数器i,工作了50次后led会有一个提示。
7.结果
最终运行程序,电机就会转动起来,同时驱动器下面的led灯会闪烁蓝色的灯光,通过脉冲加频率可以调整速度,也可以通过细分设定去调节。当用金属挡在传感器前时,黑色线输出正电压,PB0变为低电平,检测函数检测到电平发生变化,进入中断,停止电机或者反转都行,拿开物体后,电机恢复原来的运动状态。
中断服务函数里面可以根据具体需求来写,可以正转反转停止各种,我这里主函数开始一直让电机顺时针旋转,当检测到物体后进入中断,调取中断服务函数,打印一下exti(代码写成exit了)提示信息 ,然后设置电机进行逆时针旋转,当传感器没有被遮挡后,又恢复顺时针旋转。
完整项目(步进电机驱动+限位传感器)
需要用到驱动可以下载我打包的驱动包,将其放置在HARDWARE目录下,使用时调用driver.h文件即可,在使用时,根据具体电路图或者开发手册,调整驱动器对应的引脚号,电平,定时器,通道等初始化设置即可。
博客:https://blog.csdn.net/qq_41573860/article/details/107254090
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