STM32F407-用TB6600驱动器驱动57步进电机（代码+连线）
一、硬件
1.硬件准备：57步进电机（型号57CM18），驱动器TB6600，开发板STM32F407ZGT6
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:
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
二、代码
主要用到了四个函数
void Driver_Init(void);//驱动器初始化
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
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
/***********************************************
//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
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
/********************************************
//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;//重复计数器设置完成
TIM8_Startup(frequency);//开启TIM8
}5.绝对定位函数
绝对定位函数很简单，也就是说给定一个位置，固定的让电机转到这个位置即可。
当给定目标位置与当前位置不同时，先判断旋转方向然后复制给DIR，因为不确定给的位置是正值还是负值，所以最后求重复计数器的时候加了一个abs绝对值。
/********************************************
//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
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。
int main(void)
{
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
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)
{
Locate_Rle(800,400,CW);
delay_ms(10);
Locate_Rle(800,400,CCW);
delay_ms(10);
}
}
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。
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。
驱动源码包下载地址：https://download.csdn.net/download/qq_41573860/12605360
完整项目（步进电机驱动+限位传感器）下载地址：https://download.csdn.net/download/qq_41573860/12657848
42,57双电机+4传感器项目下载地址：
csdn：https://download.csdn.net/download/qq_41573860/12679168
github：https://github.com/boxbaba/STM32F407_Motor