基于STM32F0+Trinamic智能步进驱动芯片TMC5160(最高20A)参考原理PCB图/代码等开源汇总分享

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代码：KEIL MDK5.2以上打开

       TRINAMIC TMC5160是一款高功率步进电机控制器和驱动器IC，带串行通信接口。该器件结合了一个灵活的斜坡发生器，用于以先进的步进电机驱动器实现自动目标定位且外置MOSFETs带有StealthChop、SpreadCycle静音防抖动技术，使用外部晶体管可实现高动态、高扭矩驱动、TMC5160控制/驱动智能IC使步进电机性能更强大。
      基于TRINAMIC的复杂的spreadCycle 和 stealthChop斩波器，该驱动器可确保绝对无噪声工作能力及最高能效和最佳电机扭矩。高集成度、高能效和小巧的外形尺寸实现小型化和可扩展的系统，适用于高性价比解决方案。完整的解决方案最大限度地缩短了学习曲线，同时提供高性能。
& }# c& V- k" ?8 D2 R! m

初始化程序如下参考：
//TMC5160 SET       
6 C2 J3 B& m7 N8 j- _( f* H, c        sendData(0xEC,0x000100C3);         //PAGE43:CHOPCONF: TOFF=3, HSTRT=4, HEND=1, TBL=2, CHM=0 (spreadcycle)
        sendData(0x90,0x00061F0A);         //PAGE33:IHOLD_IRUN: IHOLD=10, IRUN=31 (max.current), IHOLDDELAY=6  
        sendData(0x91,0x0000000A);        //PAGE33:TPOWERDOWN=10:电机静止到电流减小之间的延时
        sendData(0x80,0x00000004);        //PAGE27:EN_PWM_MODE=1，使能
9 T& q7 x( g+ {( k8 C  R        sendData(0xF0,0x000C0000);        //PAGE43WMCONF
8 I/ @& `* t. N! T% X0 S        sendData(0x93,0x000001F4);        //PAGE33:TPWM_THRS=500,对应切换速度35000=ca.30RPM       
6 t  W5 H* R$ t        sendData(0xA4,6000);             //PAGE35:A1=6000 第一阶段加速度
' T$ c9 ?( a! R/ y        sendData(0xA5,150000);             //PAGE35:V1=150000加速度阀值速度V1
        sendData(0xA6,3000);             //PAGE35:AMAX=3000大于V1的加速度        
        sendData(0xA7,600000);             //PAGE35:VMAX=600000      
. y1 J$ k7 Q+ E* W5 i# g        sendData(0xA8,4200);                        //PAGE35MAX=4200大于V1的减速度
3 ^) h7 i# ~- M: P2 p& `        sendData(0xAA,8400);             //PAGE351=8400小于V1的减速度
        sendData(0xAB,10);                     //PAGE35:VSTOP=10停止速度，接近于0

初始化程序如下参考：
        //TMC5160 SET       
& m! S* p/ M2 [9 Z+ a( E        sendData(0xEC,0x000100C3);         //PAGE46:CHOPCONF: TOFF=3, HSTRT=4, HEND=1, TBL=2, CHM=0 (spreadcycle)
        sendData(0x90,0x00061F0A);  //PAGE33:IHOLD_IRUN: IHOLD=10, IRUN=31 (max.current), IHOLDDELAY=6  
( W; n) X8 W7 |. o        sendData(0x91,0x0000000A);  //PAGE33:TPOWERDOWN=10:电机静止到电流减小之间的延时
+ k" `8 I5 g8 L6 b- v+ E! M0 u        sendData(0x80,0x00000004);        //PAGE27:EN_PWM_MODE=1，使能
        sendData(0xF0,0x000C0000);  //PAGE43WMCONF
, R, S4 k5 ~0 r/ t1 u3 E5 y; R        sendData(0x93,0x000001F4);  //PAGE33:TPWM_THRS=500,对应切换速度35000=ca.30RPM
        sendData(0xA4,10000);      //PAGE35:A1=1000 第一阶段加速度
. _+ q3 Q" ?6 `4 ?" V        sendData(0xA5,500000);     //PAGE35:V1=50000加速度阀值速度V1
5 S; _7 A! K2 _' B$ p/ \# Q        sendData(0xA6,5000);       //PAGE35:AMAX=500大于V1的加速度        
        sendData(0xA7,20000000);   //PAGE35:VMAX=200000      
        sendData(0xA8,7000);                  //PAGE35MAX=700大于V1的减速度
        sendData(0xAA,14000);     //PAGE351=1400小于V1的减速度
        sendData(0xAB,100);       //PAGE35:VSTOP=10停止速度，接近于0       
+ r# X3 p: K9 R  g0 s! r% q        sendData(0xA0,0);                  //PAGE35:RAMPMODE=0位置模式，使用所有A、V、D参数       
7 J& N5 ^9 h# V# K% C! G

初始化程序如下参考：
5 g* p6 l$ l$ T% \  R) h$ {          /* USER CODE BEGIN 2 */
        SubdivisionSet(32);                //细分设置为32
        ISet();                                        //电流设置
        HAL_GPIO_WritePin(STEP_GPIO_Port,STEP_Pin, GPIO_PIN_SET);
+ y5 f+ @: W( l; z# `                                                                //STEP设置为高
7 D0 @& W% Q8 L' U  n; k$ x        HAL_GPIO_WritePin(CFG5_GPIO_Port,CFG5_Pin, GPIO_PIN_RESET);
                                                                //CFG5设置为低
        HAL_GPIO_WritePin(CFG6_GPIO_Port,CFG6_Pin, GPIO_PIN_SET);
                                                                //CFG6设置为高,保持电流减半
  j) c* y2 ?1 W0 ~  /* USER CODE END 2 */

# a3 {1 w! G) U; E. C7 U  Z

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感謝分享 , 收藏學習中

Kevin201707 发表于 2020-3-13 10:34
收藏，多谢！

感谢支持

jeffhe1 发表于 2020-3-13 11:30
& Z+ I& v; J0 x% {% O* J2 B- g感謝分享 , 收藏學習中

感谢支持

# ?8 f2 f5 _. {) \2 }; n* P; C已更新教程

  v4 v+ J" L3 o

一、概述

TMC5160是一款高功率步进电机控制器和驱动器IC，带串行通信接口。该器件结合了一个灵活的斜坡发生器，用于以先进的步进电机驱动器实现自动目标定位且外置MOSFETs带有StealthChop、SpreadCycle静音防抖动技术，使用外部MOS管可实现高动态、高扭矩驱动、TMC5160控制/驱动智能IC使步进电机性能更强大。将强大的步进电机驱动器和专用运动控制器集成在一块芯片上，将数字信息直接转换为平滑，精确，可靠的物理运动。这种带有串行通信接口的新型单轴步进电机驱动器IC专为具有外部MOSFET的2相步进电机而设计，每个线圈的电机电流可达20A, 电压范围8V到60VDC。

参数及特点：

1、TMC5160驱控芯片参数如下：

, t# K, q# o0 K7 j9 H* K

2、相步进电机高达20A线圈电流（外部 MOSFET）
3、运动控制器，具有 sixPointfile:///C:/Users/DELL/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif 斜坡
' y5 i" z) U% i1 N( U6 [4、步进/方向接口具有微步插值 microPlyerfile:///C:/Users/DELL/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif
5、电压范围8VDC至60VDC
' L6 f2 w' [1 P! c/ U% |# r6、SPI和单线UART
9 Y9 t' U' u1 U1 g6 _2 X. g7、编码器接口和两个基准开关输入
8、每个全步长的最高分辨率为256个微步
9、stealthChop2file:///C:/Users/DELL/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif静音工作和平滑运动
10、用于中等范围共振抑制谐振
11、spreadCycle高动态电机控制斩波器
1 i: U4 ~* |9 u12、dcStepfile:///C:/Users/DELL/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif负载相关速度控制
+ W* U7 Y. Z; u# x# \13、stallGuard2file:///C:/Users/DELL/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif高精度无传感器电机负载检测
14、coolStepfile:///C:/Users/DELL/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif电流控制，可实现高达75%节能
15、无源制动和续流模式
16、全保护和诊断
$ |* a  n( z3 ~. J17、紧凑的尺寸9x9mm TQFP48/8mmx8mm QFN封装

应用
1、机器人和工业驱动器
2、纺织、缝纫机
3、包装机械
) E  Y, K4 x  {  c. i4、工厂和实验室自动化
5、高速 3D 打印机
6、液体处理
7、医疗
8、办公自动化
9、有线闭路电视
) v2 e) A& a$ [3 n; L  \6 i10、自动取款机、现金回收
& ?" t9 s% f0 D3 j! [7 u11、泵和阀门
2 n0 m6 b! J! z8 s. X
$ M' g  [: j" p, {& d0 `. d

二、硬件设计
8 r$ q* l( W( `1 K  t硬件设计接口上：支持SPI或UART或脉冲+方向控制
原理图如下图所示：


3 h7 P+ X. Z" P  x5 D

+ u; w8 ^1 s' j5 @

主芯片部分：

$ `3 R( [0 q+ \+ U. }. G, N

! b. y4 t, d- a; Q2 ?, a: c1 S, C- r

补充说明：
SPI_MODE、SD_MODE:对应的J10、J11通过跳线帽选择高、低电平选择不同模式
+ h7 u0 Q; ]2 T; c0 i% SVCC：使用芯片内部5V输出电源；
% s/ N' m! _( m0 l5 ~7 {VCC_IO电源：使用外部5V电源；
  |  A7 s" s  O$ [2 |如果都使用外部5V电源可选择外部的，可降低芯片的发热和功耗；

2 D- g" W8 e4 i( P  R* k/ u

电源及接电机接口部分如下图：

* H- ^' H: t& y) v

  p% R7 v: b' w$ J! J- m( M

补充说明：

0 n7 x6 ^' C$ y! Y

母线电容CE1选择：一般是1A对应100uF左右（有条件的尽可能大）；

电源保护：有条件的最好加防反接、TVS保护、以及保险丝等；

电机接口：如果对EMC要求较高的，最好加些滤波和保护，参考电路如下图

5 P% I1 o" I1 X* b+ p; H

SPI接口：

补充说明：

CSN：为SPI接口选择不同的MCU引脚（SPI+SD：为SPI模式有效）；

SPI接口：SPI+SD：为SPI模式有效；

CFG细分设置接口：SPI+SD：为脉冲+方向控制模式才有效；

. L3 S% W% \; j$ y" ]' Q

MOS驱动电路：