当TB5128遇上Arduino UNO，第一次亲密接触

只看该作者 · 2019-9-23 16:11

本帖最后由 NickyGrout 于 2019-9-24 03:59 编辑

几年前了解到Arduino时，没想过自己有一天也会开始折腾。一直以为基于Arduino的程序，占空间，速度慢……最近回头深入了解时，其实用Arduino模板来开发，也可以像普通用AVR方式一样编程，差别不大。用Arduino的库只是更省事而已……在折腾中发现Arduino其实也挺好用的，刚好最近在测试步进驱动芯片TB5128，所以设计了一个匹配UNO的TB5128扩展模板，两者配合一起折腾

，第一版先考虑在程序中使用Arduino库函数，先测试TB5128的最基本测试

本次测试目的，是Arduino UNO与TB5128扩展板的基本操作。实时自动循环正反转，根据脉冲数量来控制电机转动的角度。每次填充的脉冲数量计数完毕，程序中会自动切换方向，然后再次填充同样数量的脉冲。程序中，细分和衰减都有相应的函数去设置，方便调用。脉冲是通过软件定时，取反IO实现。脉冲频率的调整，可以在宏（CLK_F）中修改对应的数值。注意，因为没有加减速，所以在低细分数时，频率不要太高了。一般转速在1转/秒左右，基本可以正常转动。再快的就要看电机的高频特性、驱动电压和负载情况了。另外TB5128的报警输出和Mo的端口还没在程序中实现检测……

Arduino UNO +TB5128实物图片，测试中

功能设置说明：
拔码开关SW设置功能：（默认设置成全低）

1. GAIN_SEL（放大比例选择，可以选择5或10，对应电流计算公式：IO=VREF / GAIN / RS采样电阻）

2. EDG_SEL（触发边沿选择，CLK是上升沿触发或者选择双边沿触发）

3. IF_SEL（设置控制模式，本测试中是CLK模式，就是脉冲和方向直接控制，另外还有串行控制模式，待续）

其它设置：图1标记有VREF字样处的插针（SEL4），是用来选择外部电阻分压生成VREF或者是UNO板输出PWM通过RC滤波生成VREF电压。 RS_SEL（板背面，用来设置采样模式）是通过短路焊点设置为外部采样模式。其它如：SEL2、SEL3都由UNO板控制。TE1（对应SEL1，设置TB5128的RESET）也是在板上短路为UNO控制。

其中UNO5128.c文件完全与UNO5128.ino文件一样，复制成C文件格式，方便没有装Arduino软件的网友也能直接打开查看。HC595.h并不是单纯的头文件，包括595控制的相关函数都在里面

  连接42的步进电机电机，额定电流2.5A的。TB5128扩展板设计在没考虑外部5V稳压电路，只能从UNO板引入……

只是基本的操作，项目使用了 1634 字节，占用了 (5%) 程序存储空间。最大为 32256 字节。                                                 全局变量使用了13字节，(0%)的动态内存，余留2035字节局部变量。最大为2048字节。

全部程序文件打包：

UNO5128.zip (8.15 KB)

其中有一个C文件，与ino文件是完全一样的，方便没有装Arduino软件的网友也可以直接查看。程序中基本是完全注释了。没办法，AVR和Arduino都是第一次用，为了方便自己后续修改，都加了备注作说明

，有可能描述不当的地方，请自动忽略。74HC595相关的控制程序都在其头文件中，一般不太复杂的程序，习惯放在基头文件中。另外关于电路板资料请看2楼，TB5128的资料：TB5128芯片资料

题外话，有没有网友对第一亲密接触这个小说有印象吗

当年在学校，都听着电台版入睡的，那主持的声音好迷人

只看该作者 · 2019-9-23 16:23

本帖最后由 NickyGrout 于 2019-9-23 16:37 编辑

部分程序说明：

/*
* 控制主板：　Arduino UNO
* 驱动板　：　TB5128 步进驱动芯片（匹配UNO的驱动模块）  NO.1 (2019-09-11)
*
* 部分函数和端口功能控制说明(函数在HC595.h 文件)
*
* microStep(step):
*    设置TB5128细分数的函数, step=细分数, 需要用到什么细分就写入对应的数字, 函数中自动设置对应状态输出
*
* smdmode(fdt):
*    设置衰减的函数, fdt有4档 // 1=37.5％快衰减 // 2=50％快衰减 // 3=100％快衰减 // 4 = ADMD(智能衰减)
*
*    TQ_HIGH; 对应TORQE = HIGH; // TQ_LOW; 对应TORQE = LOW // 宏定义中已对应
*    ST_HIGH; 对应STANDBY = HIGH; // ST_LOW; 对应STANDBY = LOW // 宏定义中已对应
*
*    1.8度的电机，整步转一圈需要的脉冲数＝ 360/1.8 ＝ 200个脉冲
*    8细分时转一圈需要的脉冲数＝ 200 * 8＝1600个脉冲，当脉冲频率＝1.6KHZ时，速度＝每秒转一圈
*
*    RES5128 控制TB5128的RESET引脚 , 由UNO板直接控制
*
*    PWMVREF 用来调整VREF，用到定时器1的PWM ,通过RC滤波生成直流电压，从而设定TB5128的输出电流
*    TCCR1B=TCCR1B & B11111000 | 0x01 ; //修改定时器1分频比，PWM模块默认64分频 //提高PWMVREF的频率
*
*    输出电流IO＝ VREF / GAIN / RS（采样电阻的阻值） // GAIN可以在板上通过拔码开关设定为10或者5,外部设定
*/

74HC595部分的函数：

复制

void hc595Write(unsigned char data)           // 刷新HC595的数据

{

    for (unsigned char i = 0; i < 8; i++)

    {

        digitalWrite(TCP, LOW);               // 将ST_CP口上加低电平让芯片准备好接收数据

        shiftOut(DS, HCP, MSBFIRST, data);    // shiftOut() 串行移位函数  MSBFIRST(数据高位在前)、LSBFIRST(数据低位在前)

        digitalWrite(TCP, HIGH);              // 将ST_CP这个针脚恢复到高电平

        delayMicroseconds(1);                 //  

    }   

}



void microStep(unsigned char M)     //  设置细分数

{                                   

    data_595 = data_595 | 0x1C;     //  把设置细分的位全部置1　//　B000 111 00; // =0x1C;



    switch(M)      //  micro_step = 0b111 SSS 11; 其中 S S S 位是设置细分数, 0b111 M0 M1 M2 11; // 2,3,4设置细分数

    {

        case   1:  data_595 &= 0xE3; break;    // B11100011;  break;  // 1   细分      B111 000 11;  // 0xE3

        case   2:  data_595 &= 0xF3; break;    // B11110011;  break;  // 2   细分      B111 100 11;  // 0xF3 

        case   4:  data_595 &= 0xEB; break;    // B11101011;  break;  // 4   细分      B111 010 11;  // 0xEB

        case   8:  data_595 &= 0xFB; break;    // B11111011;  break;  // 8   细分      B111 110 11;  // 0xFB

        case  16:  data_595 &= 0xE7; break;    // B11100111;  break;  // 16  细分      B111 001 11;  // 0xE7

        case  32:  data_595 &= 0xF7; break;    // B11110111;  break;  // 32  细分      B111 101 11;  // 0xF7

        case  64:  data_595 &= 0xEF; break;    // B11101111;  break;  // 64  细分      B111 011 11;  // 0xEF

        case 128:  data_595 &= 0xFF; break;    // B11111111;  break;  // 128 细分      B111 111 11;  // 0xFF

        default:                     break;

    }

}

TB5128扩展电路板相关资料：

UNO-TB5128.SCH.pdf (50.52 KB)

UNO-TB5128应用说明.pdf (158.38 KB)

完整资料包：

UNO5128资料包.zip (283.7 KB)

测试视频容量超过文件限制，正在编辑中……

只看该作者 · 2019-9-24 16:25

附带测试视频：

UNO5128驱动步进电机正反转测试视频.zip (4.52 MB)

视频中看到电机正反转和指示灯的变化。

另外，在程序看到TQ端也会相应操作，这个可以改变输出电流。选择输出100％设定的电流，或者输出50％设定的电流

主循环中的代码：

复制

void loop()    // put your main code here, to run repeatedly:

{  

    if(c>0)                        // 通过软件延时来取反端口电平，实现脉冲输出

    {        

        digitalWrite(RUN_ON,LOW);  // 开启LED指示灯                         // 2a

        digitalWrite(CLK,HIGH);

        delayMicroseconds(CLK_F);  // 适合8细分或更高细分 转动 // 参考宏定义说明

        digitalWrite(CLK,LOW);

        delayMicroseconds(CLK_F);  // CLK_F 延时值的大于影响输出脉冲的频率

        c--;                       // 每次计数，CLK端输出一个完整的脉冲

        digitalWrite(RUN_ON,HIGH); // 关闭LED指示灯                         // 2a

    }

    else  // c = 20480;              // 输出脉冲数量达到设定值后，重新设定脉冲数量，并改变电机方向 

    {

        c = 32000;                 // C=（200*M）*N; M为设定的细分数，括号内是每圈的脉冲数量。 N＝转动的圈数 

        if(a>0)

        {

            a=0x00;

            digitalWrite(EN,LOW);     // 非必要操作 // EN端清零,关闭TB5128功率级 //会影响电机锁相,进入脱机状态

            digitalWrite(DIR,HIGH);   // 切换电机转动方向

            delayMicroseconds(5);     // 改变方向后，延时一段时间再发脉冲

            digitalWrite(EN,HIGH);    // Set Enable HIGH  // 开启TB5128功率输出 // *

        //digitalWrite(RUN_ON,HIGH); //  关闭LED指示灯                         // 1a

            TQ_HIGH;                  //  50％ 的设定电流

            hc595Write(data_595);     // 把数据写入到HC595 // 数据更改后，必须要调用hc595Write(data_595)来刷新输出

            delay(2000);              // 半流锁相2秒左右 // 方便观察电源端电流的变化

            TQ_LOW;                   // 输出电流为设定值的 100％  // 恢复设定电流输出

            hc595Write(data_595);     // 把数据写入到HC595

        //digitalWrite(RUN_ON,LOW); //  开启LED指示灯                         // 1a

        }

        else

        {

            a=0x01;

            digitalWrite(EN,LOW);     // 非必要操作 // EN端清零,关闭TB5128功率级 //会影响电机锁相,进入脱机状态

            digitalWrite(DIR,LOW);    // 切换电机转动方向

            delayMicroseconds(5);     // 改变方向后，延时一段时间再发脉冲

            digitalWrite(EN,HIGH);    // Set Enable HIGH  // 开启TB5128功率输出  // *   

        //digitalWrite(RUN_ON,HIGH); // 关闭LED指示灯                          // 1a  

            TQ_HIGH;                  // 50％ 的设定电流

            hc595Write(data_595);     // 把数据写入到HC595

            delay(2000);              // 半流锁相2秒左右 // 方便观察电源端电流的变化

            TQ_LOW;                   // 输出电流为设定值的 100％  // 恢复设定电流输出

            hc595Write(data_595);     // 把数据写入到HC595   

        //digitalWrite(RUN_ON,LOW); //  开启LED指示灯                          // 1a

        }

    }    

}