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

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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。

7 ]6 V2 R1 l$ y: }* |6 C, y8 U8 z

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）。

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；

9 B+ V+ z$ |) ?) E* {# _" q4 ~, t

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);

# W/ b2 ]- _' p- b& _1 @4 z: i) `) a9 t

5.  最后安装成功后的标志是:

; Z( l: U0 b' S! u2 J

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 ~  u2 M- J: ~) V4 |

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）；
) c' J: c# B4 J6 t9 n" n2.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
4 n, n, G; G, Q, _. J
* Z" C. O+ f0 i& a

顶一下

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
8 i9 T! L3 P5 H4 q8 g9 X打开STM32 ST-LINK Utility软件：
# ^' N8 V7 |4 g" W7 D: t

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）：

* P* m% Z1 M3 `) W& I- _& r  s

连上成功后：

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.控制电机运行-速度模式
7 K4 N0 C$ }: X/ m9 x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：
& A/ h: k; h+ V5 G+ }' T* n

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
& A$ D, o) Z, h1 T; V7 l# e2 ?
% ]% L4 ?  @1 Z9 ^! b/ O0 u
9 Q3 t# _" C6 m# x+ a9 _

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：

5 N1 @& @3 z  p3 o2 |6 |

当选择了Online之后，会在电机运行过程中实时显示速度

* A8 h) |. w1 X0 a

  @" B7 x3 k2 C) N. C

4.控制电机运行-位置模式
  @9 ^8 A( w' H! g1 c* x; R) g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
$ K! ]  C( Q: O  {" T& t0 q
2 C. @" J# f; }$ d8 F
" t( v3 o9 _/ U9 G7 u

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：