电机驱动开发

最近在搞电机驱动程序,感觉很简单,实际操作却发现里面还有很多猫腻(细节)。

电机在嵌入式设备中非常常见,例如云台的转动,都是靠电机来驱动的。

电机常见分步进电机、直流电机,相对来说步进电机精准度会更高,控制起来也更复杂。直流电机,往往需要接一个反馈,才能比较好的控制电机。

总体来说,电机驱动的目的:

1、电机开关

2、电机转动方向

3、电机转动距离(角度)

4、电机转动速度

把这几项管理好(协调好),就是驱动主要目的。

很多情况下,电机不仅仅是转与不转的关系,还应该有其他要求,因此需要程序或芯片来实现驱动功能。

以下是比较常见的架构:(当然现在驱动芯片很强,可以同时驱动多个电机)

电机驱动开发_第1张图片

作为程序员而言,其实是关心的,怎么通过MCU “调用” 驱动芯片,实现

开关切换、电机转动方向切换、电机转动速度调节之类的。

还好,本次同时接触了两款不同的驱动芯片,因此可以明确一点:不同驱动芯片驱动方式是不相同的!所以要分析对应的技术手册文档(往往都比较简单,虽然看起来内容很多)!

但不管怎么样,还是存在一些共同特性(后面会记录)。

先看下,其中一款驱动芯片引脚定义:

电机驱动开发_第2张图片

其实一开始,小白是看不懂的(当然有类似经验就好了)。总的来说,对软件而言,关心的有这几个:VREF1~VREF4、OUTx、Ixx、PHASE1~PHASE4,这几个(后面两组是用来Control input控制输入的,也就是开关)。

再来看看,驱动芯片内部结构:

电机驱动开发_第3张图片

就好比流程图一样,左边是我们要输入的(通过MCU),右边是控制输出的。逻辑也上很简单。

再来看看另外一款驱动芯片信息的

电机驱动开发_第4张图片

电机驱动开发_第5张图片

这款更简单,最多控制两路电机。

与上面那款比起来,共同关注是:VREFx、OUTx,表示的意思也是一样的。

其他常见引脚:

●EN 逻辑输入:它是芯片使能输入。低逻辑电平可切断桥 A 和桥 B 的所有功率 MOSFET。

此引脚还连至过电流和热保护电路的集电极以实现过电流保护。

●CLOCK 逻辑输入:它是步进时钟输入。在每个上升沿,状态机前进一步。例如HALF step模式下,如果输入一个 波形,则Step+1

●CW/CCW 逻辑输入:它选择了旋转的方向,注意这个不是电流控制方向。高逻辑电平设置的是顺时针方向,低逻辑电平设置的是逆时针方向。这个跟上面CLOCK有关系,要确认好,

就好比,现在要去调整开关(电风扇开关,设置风量大小);这个引脚的意思你要顺时针调,还是逆时针调

●HALF/FULL 逻辑输入:它是步进模式选择器。高逻辑电平设置的是半步进模式,低逻辑电平设置的是全步进模式。

●CONTROL 逻辑输入:它是衰变模式选择器。高逻辑电平设置的是慢衰变模式,低逻辑电平设置的是快衰变模式。

●VREFA 和 VREFB 模拟输入:它们分别是桥 A 和桥 B 的源引脚。(PWM输入)如果此处固定输入,则Iout是固定的,这里

核心内容:

控制开关输出:

第一款芯片,我们来看看手册,

电机驱动开发_第6张图片

大致意思是通过使能I0,I1,PHASE来控制输出方向状态之类;通过VREF来控制速度。这样不是就简单了嘛。但是需要怎么使能呢?还得看一张表:

电机驱动开发_第7张图片

圈出来的就是我们需要的。

第二款芯片,我们来看看手册,以Half step为例:

电机驱动开发_第8张图片

大致的意思:当选择half step(独立使能引脚)模式时,通过给不同数量的CLOCK可以实现不同形式切换。

电机驱动开发_第9张图片

这张图,看右侧波形,举个例子:

当step=4的时候,Iouta=CW,Ioutb=待机

当step=5的时候,Iouta=CW,Ioutb=CW

....

实际turn

A

B

实现效果

step1 

CCW(0)

CCW(0)

A、B反向输出

step2

-(2)

CCW(0)

A不输出,B反向

step3

CW(1)

CCW(0)

A正向,B反向

step4

CW(1)

-(2)

A正向,B不输出

step5

CW(1)

CW(1)

A正向,B正向

step6

-(2)

CW(1)

A不输出,B正向

step7

CCW(0)

CW(1)

A反向,B正向

step8

CCW(0)

-(2)

A方向,B不输出

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