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標題: RISC-V MCU開發實戰(四) ：步進電機 [打印本頁]
作者: BlackFilve    時間: 2021-10-29 13:48
標題: RISC-V MCU開發實戰(四) ：步進電機
軟件平臺: MounRiver Studio(MRS)，硬件平臺: CH32V103開發板、ULN2003步進電機驅動板、28BYJ-48步進電機，使用GPIO進行步進電機控制。

1.        ULN2003和28BYJ-48簡介

ULN2003是高耐壓、大電流復合晶體管陣列，由七個硅NPN 復合晶體管組成，每一對達林頓都串聯一個2.7K 的基極電阻，在5V 的工作電壓下它能與TTL 和CMOS 電路直接相連，可以直接處理原先需要標準邏輯緩沖器來處理的數據。
ULN2003是大電流驅動陣列,多用于單片機、智能儀表、PLC、數字量輸出卡等控制電路中。可直接驅動繼電器等負載。
輸入5VTTL電平，輸出可達500mA/50V。

ULN2003是高耐壓、大電流達林頓系列,由七個硅NPN達林頓管組成。 該電路的特點如下: ULN2003的每一對達林頓都串聯一個2.7K的基極電阻,在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路 直接相連,可以直接處理原先需要標準邏輯緩沖器來處理的數據。

關于步進電機，此處所用電機型號為28BYJ-48（步進電機），減速比為1:64，步進腳為5.625/64度，如果需要轉動轉動一圈，那么需要 360/5.625*64=4096 個脈沖信號。

步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行設備。步進電機驅動信號為脈沖信號，當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度（即步進角）。

我們可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時我們可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的

2.        硬件連接
CH32V103開發板與ULN2003步進電機驅動板的連接方式如下：
PB6連接驅動板的IN1引腳
PB7連接驅動板的IN2引腳
PB8連接驅動板的IN3引腳
PB9連接驅動板的IN4引腳

3.        MRS中開發流程
1）首先新建一個CH32V103C8T6 的工程，這個要與對應芯片對應

上圖最下方紅框中是對選中芯片的資源的簡單介紹，方便查詢

2) 新建完工程之后，我們打開main.c文件，可以看到主函數只是一些初始化和串口打印，我們自己的主函數邏輯可以添加在打印下面就可以了；
3) 新建一個hardware的文件夾，右鍵工程new->folder,填寫文件名，點擊finish即可，我們可以以同樣的方式在hardware目錄下再新建SD目錄，SPI目錄，條理清晰。
4) 在SPI目錄下，New>Source File，填寫文件名gpio.c，內容是電機初始化函數以及調速轉向停止函數，在新建個gpio.h文件用來聲明函數，這個新的頭文件需要添加到頭文件尋址路徑中，點擊菜單欄工程屬性配置按鈕，在彈出的頁面中，如下圖，點擊綠色加號添加路徑即可


驅動代碼如下:
  1. #include "gpio.h"
  2. #include "debug.h"

  4. //#define N 4
  5. #define N 8

  7. //步進電機正反轉數組  數組的值，即對應GPIO引腳的值
  8. //單四拍
  9. //uint16_t phasecw[4] ={0x0200,0x0100,0x0080,0x0040};// D-C-B-A.（9-8-7-6）
  10. //uint16_t phaseccw[4]={0x0040,0x0080,0x0100,0x0200};// A-B-C-D.（6-7-8-9）

  12. ////雙四拍
  13. //uint16_t phasecw[4] ={0x0300,0x0180,0x00C0,0x0240};// DC-CB-BA-AD.
  14. //uint16_t phaseccw[4]={0x00C0,0x0180,0x0300,0x0240};// AB-BC-CD-DA.

  16. //四相八拍
  17. uint16_t phasecw[8] ={0x0200,0x0300,0x0100,0x0180,0x0080,0x00C0,0x0040,0x0240};// D-DC-C-CB-B-BA-A-AB.
  18. uint16_t phaseccw[8]={0x0040,0x00C0,0X0080,0x0180,0x0100,0x0300,0x0200,0x0240};// A-AB-B-BC-C-CD-D-DA.

  20. //電機初始化函數
  21. void Moto_Init(void)
  22. {
  23.     //步進電機初始化
  24.     // IN1: PB6   a
  25.     // IN2: PB7   b
  26.     // IN3: PB8   c
  27.     // IN4: PB9   d
  28.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  29.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);

  31.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9 ;
  32.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
  33.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  34.     GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);

  36.     GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 |GPIO_Pin_8 |GPIO_Pin_9 );
  37. }

  39. //電機正轉函數
  40. //其中，speed的值越大，速度越慢，值越小，速度越快，speed相當于調節脈沖速度
  41. //轉動速度和脈沖頻率成正比，在此處，延時越小，頻率越高
  42. void Motorcw(u8 speed)
  43. {
  44.     uint8_t i=0;

  46.     for(i=0;i<N;i++)
  47.     {
  48.         GPIO_Write(GPIOB,phasecw[i]);
  49.         Delay_Ms(speed);
  50.     }
  51. }

  53. //電機反轉函數
  54. void Motorccw(u8 speed)
  55. {
  56.     uint8_t i;
  57.     for(i=0;i<N;i++)
  58.     {
  59.         GPIO_Write(GPIOB,phaseccw[i]);
  60.         Delay_Ms(speed);
  61.     }
  62. }

  64. //電機停止函數
  65. void MotorStop(void)
  66. {
  67.     //GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 |GPIO_Pin_8 |GPIO_Pin_9 );
  68.     GPIO_Write(GPIOB,0x0000);
  69. }

  71. //電機正轉角度
  72. void Motorcw_angle(int angle,int speed)
  73. {
  74.     int i,j;
  75.     j=(int)(angle/0.70312);
  76.     for(i=0;i<j;i++)
  77.     {
  78.         Motorcw(speed);
  79.     }
  80. }

  82. //電機反轉角度
  83. void Motorccw_angle(int angle,int speed)
  84. {
  85.     int i,j;
  86.     j=(int)(angle/0.70312);
  87.     for(i=0;i<j;i++)
  88.     {
  89.         Motorccw(speed);
  90.     }
  91. }
復制代碼


主函數可以調用我們驅動中的正反轉函數來說實現想要的功能

  1. int main(void)
  2. {

  4.     USART_Printf_Init(115200);
  5.     Moto_Init();
  6.     Delay_Init();

  8.     printf("This is Stepper motor driver\r\n");

  10.     Motorcw_angle(360,5);   //步進電機正轉角度函數
  11.     MotorStop();
  12.     Delay_Ms(1000);

  14.     Motorccw_angle(360,5);  //步進電機反轉角度函數
  15.     MotorStop();
  16.     Delay_Ms(1000);

  18. }
復制代碼

代碼編輯完成，點擊菜單欄編譯按鈕，在console窗口查看編譯結果，無錯誤，就可以進入到調試去驗證邏輯，點擊菜單欄調試按鈕，如果運行現象和理論不一致，可以通過左下角反匯編窗口，斷點，外設寄存器，內核寄存器這幾個窗口來配合查找邏輯BUG




小提示，當程序運行到 HardFault_Handler 函數，可以觀察Rregister窗口的mepc，mtval,mcause三個寄存器，分別代表，進入硬件錯誤中斷前的pc,cpu取到的值，以及進入異常的原因。

4.        驗證
將編譯好的程序下載到開發版并復位，通過邏輯分析儀對這幾個GPIO引腳進行波形采集，具體如下圖。將開發板、步進電機驅動板、步進電機連接起來，可看到電機進行正反轉。


作者: wkman    時間: 2023-3-23 15:58
RISC-V  熱流......
作者: chengchun    時間: 2023-3-27 08:42
我剛接觸單片機，單位的項目中用到RISC-V內核的單片機，8個引腳到16個引腳的，能多發一些這種單片機的學習資料嗎？謝謝



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