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STM32F407-驱动57步进电机

程序员文章站 2024-02-22 14:08:04
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一、硬件

1.硬件准备：57步进电机和驱动器，STM32F407

STM32F407-驱动57步进电机

 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*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

STM32F407-驱动57步进电机

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

STM32F407-驱动57步进电机

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：
 
STM32F407-驱动57步进电机

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。

5.故障问题

STM32F407-驱动57步进电机

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。
 

二、代码

 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。
 
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);
}

2.定时器设置

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。

STM32F407-驱动57步进电机

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

/***********************************************
//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
		}	
	}
}

4.相对定位函数

/********************************************
//相对定位函数 
//num 0～2147483647
//frequency: 20Hz~100KHz
//dir: CW(顺时针方向)  CCW(逆时针方向)
*********************************************/
void Locate_Rle(long num,u32 frequency,DIR_Type dir) //相对定位函数
{
	if(num<=0) //数值小等于0 则直接返回
	{
		printf("\r\nThe num should be greater than zero!!\r\n");
		return;
	}
	if(TIM8->CR1&0x01)//上一次脉冲还未发送完成  直接返回
	{
		printf("\r\nThe last time pulses is not send finished,wait please!\r\n");
		return;
	}
	if((frequency<20)||(frequency>100000))//脉冲频率不在范围内 直接返回
	{
		printf("\r\nThe frequency is out of range! please reset it!!(range:20Hz~100KHz)\r\n");
		return;
	}
	motor_dir=dir;//得到方向	
	DRIVER_DIR=motor_dir;//设置方向
	
	if(motor_dir==CW)//顺时针
		target_pos=current_pos+num;//目标位置
	else if(motor_dir==CCW)//逆时针
		target_pos=current_pos-num;//目标位置
	
	rcr_integer=num/(RCR_VAL+1);//重复计数整数部分
	rcr_remainder=num%(RCR_VAL+1);//重复计数余数部分
	is_rcr_finish=0;//重复计数器未设置完成
	TIM8_Startup(frequency);//开启TIM8
}

5.绝对定位函数

/********************************************
//绝对定位函数 
//num   -2147483648～2147483647
//frequency: 20Hz~100KHz
*********************************************/
void Locate_Abs(long num,u32 frequency)//绝对定位函数
{
	if(TIM8->CR1&0x01)//上一次脉冲还未发送完成 直接返回
	{
		printf("\r\nThe last time pulses is not send finished,wait please!\r\n");
		return;
	}
	if((frequency<20)||(frequency>100000))//脉冲频率不在范围内 直接返回
	{
		printf("\r\nThe frequency is out of range! please reset it!!(range:20Hz~100KHz)\r\n");
		return;
	}
	target_pos=num;//设置目标位置
	if(target_pos!=current_pos)//目标和当前位置不同
	{
		if(target_pos>current_pos)
			motor_dir=CW;//顺时针
		else
			motor_dir=CCW;//逆时针
		DRIVER_DIR=motor_dir;//设置方向
		
		rcr_integer=abs(target_pos-current_pos)/(RCR_VAL+1);//重复计数整数部分
		rcr_remainder=abs(target_pos-current_pos)%(RCR_VAL+1);//重复计数余数部分
		is_rcr_finish=0;//重复计数器未设置完成
		TIM8_Startup(frequency);//开启TIM8
	}
}

6.main函数

int main(void)
{ 
	u8 i;
	u8 keyval;
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2
	delay_init(168);      //初始化延时函数
	uart_init(115200);		//初始化串口波特率为115200
	usmart_dev.init(84); 	//初始化USMART			
	LED_Init();					  //初始化LED
 	KEY_Init();					//按键初始化
	Driver_Init();			//驱动器初始化
	TIM8_OPM_RCR_Init(999,168-1); //1MHz计数频率  单脉冲+重复计数模式  
	while(1) 
	{		 	  
		keyval=KEY_Scan(0);
		if(keyval==WKUP_PRES)
		{
			Locate_Abs(0,500);//按下WKUP，回零点
		}else if(keyval==KEY0_PRES)
		{
			Locate_Rle(200,500,CW);//按下KEY0，以500Hz的频率 顺时针发200脉冲
		}else if(keyval==KEY1_PRES)
		{
			Locate_Rle(400,500,CCW);//按下KEY1，以500Hz的频率 逆时针发400脉冲
		}			
		delay_ms(10);
		i++;
		if(i==50)	
		{	
			i=0;
			LED1=!LED1;
		}			
	}
}

 

 

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