步进电机控制器

一、产品简介

本项目使用STM32F103作为主控，TMC2209作为电机驱动控制，通信使用485和CAN，工作电压9-24V，体积小巧，可应用于各种小型运动设备。

二、应用场景

1，医疗设备

2，工业运动控制

3，移动机器人

4，小型机械臂

5，3D打印机DIY

三、产品概述

本项目使用STM32F103作为主控，可使用CAN和485进行控制，电机细分最大可设置为1/256，3路外部5V信号输入，1个增量式编码器接口。

当前项目代码已实现电机力矩控制，速度控制，方向控制，细分配置，梯形加减速，往返运动，自动移动指定信号点，正反极限和原点信号功能，TMC芯片寄存器配置。项目代码开源在附件“源代码.zip”文件中。

四、产品参数

外形尺寸：45ｍｍ＊35ｍｍ

电气参数

工作电压：9-24V

峰值电流：2A

适用电机：2相4线，电流2A以内，建议持续电流不要超过1.5A

接口参数

电机接口：2相4线电机，电压9-24V，电流2A以内

外部信号接口：电压输出5V/500ma，信号10K电阻上拉，低电平有效，IN-1正转极限，IN-2反转极限，IN-3原点

编码器接口：电压输出5V，支持ABZ三相增量式编码器（没有编写相关代码，需要自行编写）

电源通信接口：电源9-24V输入，CAN-485通信

示意图：

五、使用说明

电源输入接口接入直流电源，电机接口接入电机。通信接口连接485或CAN。

电机长时间或大负载工作时，建议给电机驱动芯片加装散热片。

驱动芯片只做了细分设置，其他功能可参考芯片手册的寄存器说明进行设置。

芯片手册在“驱动芯片手册.zip”，包含中英文手册

RS485参数：9600，8，N，1

CAN参数：500Khz，正常模式

发送数据说明：

485和CAN可同时使用

485串口协议

波特率9600 8 N 1

帧头：AA 55

RX_data[0]:控制板地址

RX_data[1]:寄存器指令

RX_data[2]:读写控制位，0读取，1写入

RX_data[3]:保留位

RX_data[4]:数据0

RX_data[5]:数据1

RX_data[6]:数据2

RX_data[7]:数据3

CRC校验:2位字节，只对RX_data数组进行校验，帧头不参与校验

在main.h第60行开关CRC校验，默认关闭CRC校验，方便串口调试

CAN协议

波特率500K 正常模式

RX_data[0]:控制板地址

RX_data[1]:寄存器指令

RX_data[2]:读写控制位，0读取，1写入

RX_data[3]:保留位

RX_data[4]:数据0

RX_data[5]:数据1

RX_data[6]:数据2

RX_data[7]:数据3

寄存器指令说明

TMC2209芯片寄存器地址，寄存器具体说明参考数据手册

const uint8_t TMC22xx_REGAD[24] = {

0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x10,0x11,0x12,0x13,0x14,

0x22,0x40,0x41,0x42,0x6A,0x6B,0x6C,0x6F,0x70,0x71,0x72

};

控制板寄存器

RX_data[1]=0x30

数据1:电机轴使能，写0时电机轴自由状态，写0时电机轴锁止

数据2:电机静音模式

数据3:电机运行标志位，写0时电机急停

RX_data[1]=0x31

数据1:电机细分

数据2:运行方向

数据3:运行力矩

RX_data[1]=0x32

设置运行步数启动电机，4位数据

RX_data[1]=0x33

数据0:电机最高速度1-240

数据1:电机最低速度1-240

数据2:电机加速度1-100

数据3:电机减速度 1-100

RX_data[1]=0x34

电机运行时间，单位ms，4位数据

RX_data[1]=0x35

数据3:电机移动模式 1顺时针极限，2逆时针极限，3进入原点，4离开原点，0x10往返运动

RX_data[1]=0x36

数据0:电机堵转力矩阈值

数据1:电机堵转速度阈值，高16位

数据2:电机堵转速度阈值，高8位

数据3:电机堵转速度阈值，低8位

RX_data[1]=0x3F

数据3:电机报警值，写0清除寄存器

六、备注

本项目软硬件全部开源 ，PCB工程文件请在附件中查看“硬件工程AD20.zip”，源码文件请在附件中查看“源代码.zip”

驱动芯片手册请在附件中查看“驱动芯片手册.zip”

仿真编程使用ST-LINK ，接口连接请查看附件‘仿真烧录接口说明.zip’

元器件成本在90元左右，主要是目前32贵

2022.6.1软件更新

七、演示视频

使用RS485和CAN控制电机运动