游名:NUCLEO-F103+TMC5160-SHILED连接TMCL-IDE三轴步进系统快速....

3万 · 2020-3-24 13:25

本帖最后由 mmuuss586 于 2020-12-26 11:55 编辑

使用NUCLEO-F103+TMC5160-SHILED连接TMCL-IDE三轴步进系统快速开发指南

资料下载见附件，电脑登入

公众号：游名科技

简述：德国汉堡：电机和运动控制技术领先开发商TRINAMICMotion Control宣布推出TMC5160-EVAL-SHIELD，将其快速成型的开发板的范围扩展到兼容Nucleo-F103板和Arduinos。这两款评估版深受中国工程师的欢迎，它结合了Trinamic领先的电机和运动控制以及熟悉的Nucleo环境。

TMC5160-EVAL-SHIELD：由为德国定制Nucleo-F103控制底板和TMC5160-SHIELD步进电机驱动板组成，最多可支持3块TMC5160-SHIELD，进而控制3轴步进电机控制。

特点及优点：

· 与STM32Nucleo-F103板兼容；

· 9…36V和2.8A RMS，峰值电流为3.1A；

· 具有SixPoint™斜坡的运动控制器；

· 步进/方向接口与微步内插MicroPlyer™；

· SPI和单线UART；

· 编码器接口和2个参考开关输入；

· 每整步最高分辨率256微步；

· StealthChop2™可实现安静的操作和平稳的运动；

· SpreadCycle™高动态电动机控制斩波器；

· DcStep™取决于负载的速度控制；

· StallGuard2™高精度无传感器电动机负载检测；

· CoolStep™电流控制可节省多达75％的能源；

· 被动制动和续流模式，全面保护和诊断。

3万 · 2020-3-24 13:38

一、硬件接线
1.请将MCU板(STM32F103RBT6底板)和TMC5160-SHIELD按照下图装配一起，并将TMC5160配置为SPI模式（注意图上的跳线帽）；
2.将电机线接好，正确连接电源线，确认好正负极，电源接反会烧坏开发板；
3.将USB线连接到PC端；上电之后

3万 · 2020-3-24 13:55

二：ST-LINK驱动安装（装好的跳过）

1. 将附件软件包中的en.stsw-link009解压到桌面（或者自己知道的地方）；

2. 打开设备管理器（以win10为例，右键此电脑选择属性，能找到设备管理器）能看到：[img][/img]左键选中ST-Link Debug；

3. [img][/img][img][/img][img][/img]然后右键更新驱动程序浏览我的计算机以查找驱动程序软件选择刚才解压出来的文件夹en.stsw-link009 确定就可以了；

4. 看到这个:[img][/img] 也是跟刚才一样的操作(重复步骤3);

5. 最后安装成功后的标志是:

3万 · 2020-3-24 13:57

三：STM32 ST-LINK Utility软件
安装STM32 ST-LINK Utility软件，安装包见附件软件包；
1. 载入附件中的TMC-EvalShield.hex文件到STM32F103底板
打开STM32 ST-LINK Utility软件：

3万 · 2020-3-24 14:00

file:///C:/Users/DELL/AppData/Roaming/Tencent/QQ/Temp/81B47CC3F24E43C38C978EF85D074960.pngfile:///C:/Users/DELL/AppData/Roaming/Tencent/QQ/Temp/7FBA9141FB644D76ADAD8E928DFC7FA9.pngfile:///C:/Users/DELL/AppData/Roaming/Tencent/QQ/Temp/33C0277921E04C598884EE309F290785.pngFile open file 找到附件软件包中的TMC-EvalShield.hex 双击打开file:///C:/Users/DELL/AppData/Roaming/Tencent/QQ/Temp/92760FA5C05C4BB3ADCAA530969F59A3.png点击图标Program verifyfile:///C:/Users/DELL/AppData/Roaming/Tencent/QQ/Temp/0427D9578D1A4C21A4EA3AD61319E74F.jpg 点击file:///C:/Users/DELL/AppData/Roaming/Tencent/QQ/Temp/3E39ADF810F2499381F5D60AD255130F.jpg载入成功标志：file:///C:/Users/DELL/AppData/Roaming/Tencent/QQ/Temp/98AFBFEBDB084C1BACB6EF146D7AC98D.jpg这时STM32f103底板上的LED2灯会亮（5160驱动板遮住了，从中间看就能看到）。

3万 · 2020-3-24 14:02

四：TMCL-IDE软件

1. 解压附件软件包中的TMC-IDE-3.0.25.10文件夹双击文件夹内的TMC-IDE.exe打开软件会识别到有串口Serial port双击它，会出现一个连接窗口：（波特率(Baudrate)设置为115200，然后点Connect）：

3万 · 2020-3-24 14:05

连上成功后：

3万 · 2020-3-24 14:08

2. 设置运行电流和静止电流，根据电机的电流设置运行电流Maximum Current和静止电流Standby Current如下图：

以下两者操作其中一个即可完成配置，建议两者配合方便熟悉寄存器

3万 · 2020-3-24 14:18

3.控制电机运行-速度模式
在Control mode中快速操作，按照以下步骤，设置最大加速度和最大速度，方向：

3万 · 2020-3-24 14:20

如下为在寄存器中配置速度模式

配置加速度寄存器0x26：AMAX; 最大速度寄存器0x27：Vmax

3万 · 2020-3-24 14:22

换算实际速度快速方法，如下图：

可以从下面的TMCL Axis Parameters的配置推导到下面的实际速度Physical units 也可以在Physic units设置实际目标速度推到上面的速度和加速度配置，然后将推导出来的设置设置到最大速度或加速度寄存器里面：

3万 · 2020-3-24 14:24

当选择了Online之后，会在电机运行过程中实时显示速度

3万 · 2020-3-24 14:27

4.控制电机运行-位置模式
位置模式中有两种轨迹曲线：梯形加减速和Six Point六点加减速

3万 · 2020-3-24 14:29

以上介绍了梯形加减速的位置控制的2种配置模式，对于Six Point加减速曲线模式方法一样，在这里就不多叙述：

3万 · 2020-3-24 14:34

5.示波器功能：在左侧的Info graph中打开示波器功能，可以实时显示电机的速度或者位置，而且可以将数值导出：

3万 · 2020-3-24 14:36

6. Stallguard无传感器负载检测功能，由于Stallguard是利用电机运行起来之后的反电势推算外部负载，因此Stallguard不适应电机的速度太低或者太高情况。Stallguard的配置步骤以及方法如下：

6-1：设置目标速度打开和使电机工作在目标的速度模式

3万 · 2020-3-24 14:38

上图为Stallguard threshold=2，此时只要外部施加少许力电机就会停止（如果不是，你可以降低下右边的最大电流试试，在越小的电流下越明显）
Stallguard功能可以实现不需要力传感器情况下的力控制，比如压力控制，无传感器回零等。

3万 · 2020-3-24 14:40

7.Coolstep 相比传统的步进电机是恒流驱动，为了不使电机丢步，只能把驱动电流设置得很高，这样会带来功耗比较大，电机容易发热，容易产生剩磁震动等问题。Coolstep是基于电机的反电动势动态控制输出电流，负载大的时候电流自动增加，负载小的时候电流自动下降，相比传统的横流驱动Coolstep可以节省80%的能量。

Coolstep是在调节好Stallguard的基础上来配置的，需要首先配置Stallguard threshold

7-1通过下图的1-2-3设置加速度，速度和灵敏度参数Stallguard threshold

3万 · 2020-3-24 14:45

8.Stealthchop 是电压的斩波模式，可实现低速静音，平稳运行。

配置步骤如下：

3万 · 2020-3-24 14:47

9.Stealthchop和Spreadcycle一起用：低速用Stealthchop模式，高速用Spreadcycle模式

在上面8 Stealthchop步骤成功执行完之后，将电机停止即在上面的基础上继续操作：

游名:NUCLEO-F103+TMC5160-SHILED连接TMCL-IDE三轴步进系统快速....

技术领袖奖章

十世金身

坚毅之洋流

荣誉元老奖章