【CuriosityNano测评报告】利用Timer1驱动步进电机

1万 · 2022-7-18 10:10

本帖最后由 suncat0504 于 2022-7-20 08:53 编辑

@21小跑堂

PIC18F57Q43 Curiosity Nano开发板的管脚构成图如下：

准备使用RF4~RF7控制一个2相4线的步进电机。电机参数如下：

控制时序：

实际测试时，发现这个相序控制效果不是太好，于是改用以下方式处理：

uint8_t F_Rotation[4]={0x10,0x20,0x40,0x80};//正转表格

按照从0-3的顺序发送数据给步进电机的接口，可以让步进电机正转；按照从3-0的顺序发送数据给步进电机的接口，可以让步进电机反转。

在程序中使用Timer1设备，按照固定的间隔周期发送相序数据，驱动步进电机正反转。改变这个周期，就能改变步进电机的转速。关键代码如下：

复制

uint8_t F_Rotation[4]={0x10,0x20,0x40,0x80};//正转表格

uint8_t B_Rotation[4]={0x80,0x40,0x20,0x10};//反转表格

#define STEP_MAX 4

//// 方式B，根据电机参数说明 

//uint8_t F_Rotation[8]={0x80,0xC0,0x40,0x60,0x20,0x30,0x10,0x90};//正转表格

//uint8_t B_Rotation[8]={0x80,0xC0,0x40,0x60,0x20,0x30,0x10,0x90};//反转表格

//#define STEP_MAX 8



// 步进电机正反转标志

uint8_t fb_flag=0;

// 步进电机当前驱动相序

uint8_t stepmotor_pos=0;

// 步进间隔计数周期

uint32_t step_period_ms=2;



// 定时器1的初始化配置

void TMR1_Initialize(void) {

    //Set the Timer to the options selected in the GUI



    //T1GE disabled; T1GTM disabled; T1GPOL low; T1GGO done; T1GSPM disabled; 

    T1GCON = 0x00;



    //GSS T1G_pin; 

    T1GATE = 0x00;



    //CS FOSC/4; 

    T1CLK = 0x01;



    //TMR1H 255; 

    TMR1H = 0xFF;



    //TMR1L 6; 

    TMR1L = 0x06;



    // Clearing IF flag before enabling the interrupt.

    PIR3bits.TMR1IF = 0;



    // Load the TMR value to reload variable

    timer1ReloadVal=(uint16_t)((TMR1H << 8) | TMR1L);



    // Enabling TMR1 interrupt.

    PIE3bits.TMR1IE = 1;



    // Set Default Interrupt Handler

    TMR1_SetInterruptHandler(TMR1_DefaultInterruptHandler);



    // CKPS 1:1; NOT_SYNC synchronize; TMR1ON enabled; T1RD16 disabled; 

    T1CON = 0x01;

}



// 定时器1中断，设计为1ms周期

void TMR1_DefaultInterruptHandler(void){

    uint8_t next_step=0;

    // add your TMR1 interrupt custom code

    // or set custom function using TMR1_SetInterruptHandler()

    LATFbits.LATF3 = ~LATFbits.LATF3;

    if (fb_flag>0) {

        // 每间隔固定时间让步进马达走一步

       timer1_int_cnt++;

       if (timer1_int_cnt==step_period_ms) {

           timer1_int_cnt=0;

           if (fb_flag==1) {

               // 正转场合

               stepmotor_pos=(stepmotor_pos+1)%STEP_MAX;

           } else if (fb_flag==2) {

               // 反转场合

               stepmotor_pos=(stepmotor_pos+STEP_MAX-1)%STEP_MAX;

           }

           next_step=F_Rotation[stepmotor_pos];

           LATF = (LATF & 0x0F) | next_step;

       }       

    } else {

        timer1_int_cnt=0;

        LATF = LATF & 0x0F;

    }

}

定时器1 的固定周期中断处理中，累加timer1_int_cnt，当满足计数周期时，取得下一个要发送的相序数据。

正转场合，是按照正向获取相序数据的：stepmotor_pos=(stepmotor_pos+1)%STEP_MAX;

反转场合，是按照反向获取相序数据的：stepmotor_pos=(stepmotor_pos+STEP_MAX-1)%STEP_MAX;

这样处理，可以保证正反转换时，保证相序的连续性。因为使用RF4-RF7作为2相四线步进电机的控制接口，使用RF3控制开发板上的LED0，所以发送控制数据时，使用以下代码，以保证RF的低四位接口数据不变。

LATF = (LATF & 0x0F) | next_step;

在主程序中，使用开发板仅有的一个按钮，来实现电机正转、反转、停转三种方式的交替转换。

复制

if (!SW0_GetValue()) {

            __delay_ms(50); // 消除抖动的处理

            if (!SW0_GetValue()) {

                // 指示灯显示变化

                LED0_Toggle();

                // 正反转标志0-stop.1-正转,2-反转

                fb_flag=(fb_flag+1)%3;

                // 串口输出信息

                printf("BUTTON PRESSED\r\n");

                // 等待按钮松开

                while (!SW0_GetValue());

            }

        }

实际测试时，通过示波器的测量可以看到，LED0的闪烁周期是2.5ms左右，那么Timer1的中断周期就是1.25ms左右（根据MCC是设置为1ms的），同时意味着步进马达每两个相序数据之间的间隔周期为2.5ms(step_period_ms=2)。

通过视频可以看出，这个电机转速用于控制光强检测板，应该是可以的，可能还有点快。但这里仅仅是为了演示同定时器驱动步进电机的转动。实际应用的时候，可能是在主程序中，每次转动一点角度，并检测光强的。速度不必很快，也不需要是连续的。下一步准备测试ADC处理，通过光电器件或者太阳能板取得和光强相关的电压并进行AD转换，配合步进电机的转动，找到光强最大的角度。

简单的测试是完成了，但我还是想吐槽下:这个AVR开发板是我用过的第二块使用MPLAB X IDE开发的开发板。因为PIC18F57Q43的中文资料不多，只能一点一点啃英文资料，对于学俄语的我，很难啊。同时，MPLAB X IDE的MCC配置环境中全部是英文，并且好多短语。不同MCU的配置内容往往有不一样，学习起来，难度不是一般的高，我只能一点点摸索。