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。

3 n0 }% S: l0 w, S; q0 E5 S

初始化程序如下参考：
8 I; u5 q9 h. u$ ]; V//TMC5160 SET       
        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  
8 `8 F' M/ X: q. E4 o5 C        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
        sendData(0xF0,0x000C0000);        //PAGE43WMCONF
        sendData(0x93,0x000001F4);        //PAGE33:TPWM_THRS=500,对应切换速度35000=ca.30RPM       
        sendData(0xA4,6000);             //PAGE35:A1=6000 第一阶段加速度
        sendData(0xA5,150000);             //PAGE35:V1=150000加速度阀值速度V1
. y  {" J. R" I1 Y        sendData(0xA6,3000);             //PAGE35:AMAX=3000大于V1的加速度        
        sendData(0xA7,600000);             //PAGE35:VMAX=600000      
( J. s8 X4 Z! `+ Y5 I  L        sendData(0xA8,4200);                        //PAGE35MAX=4200大于V1的减速度
        sendData(0xAA,8400);             //PAGE351=8400小于V1的减速度
) N) T! a; f8 k- R: u" \0 k        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       
        sendData(0xEC,0x000100C3);         //PAGE46:CHOPCONF: TOFF=3, HSTRT=4, HEND=1, TBL=2, CHM=0 (spreadcycle)
2 @4 C% y/ N' \9 h* E" \$ t        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
        sendData(0xF0,0x000C0000);  //PAGE43WMCONF
        sendData(0x93,0x000001F4);  //PAGE33:TPWM_THRS=500,对应切换速度35000=ca.30RPM
* L* g- C' i9 W, p        sendData(0xA4,10000);      //PAGE35:A1=1000 第一阶段加速度
5 U' r2 A0 Q! n0 U7 n' ]        sendData(0xA5,500000);     //PAGE35:V1=50000加速度阀值速度V1
        sendData(0xA6,5000);       //PAGE35:AMAX=500大于V1的加速度        
: M3 j  z! Y+ Z) ^$ Z        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
: p6 m  k: L) D' ]  w# A9 ]        sendData(0xAB,100);       //PAGE35:VSTOP=10停止速度，接近于0       
) g9 L4 p5 Y8 ]$ A$ `7 \% t        sendData(0xA0,0);                  //PAGE35:RAMPMODE=0位置模式，使用所有A、V、D参数       
; D  V0 x7 j1 \- r' r

初始化程序如下参考：
          /* 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);
                                                                //STEP设置为高
0 H" E  r) l/ l7 T: {7 E3 Q9 ?5 \        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
  /* USER CODE END 2 */

4 {* c/ s9 n) _

收藏，多谢！

感謝分享 , 收藏學習中

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

; U- C$ L3 n  _7 C/ ~3 {* F2 i感谢支持

jeffhe1 发表于 2020-3-13 11:30
1 }0 X" t& W# m+ C5 s. D感謝分享 , 收藏學習中

感谢支持

已更新教程

" ]0 Y! _# k" j9 @7 @( x7 K2 L
* \' L# f% F8 e0 x) |5 Q, B9 A& [

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。

' ^: l6 l9 h. d8 n9 C& d3 N. U1 G

参数及特点：

1、TMC5160驱控芯片参数如下：

/ ^& P8 b) \: r; O, T3 ^0 ^

2、相步进电机高达20A线圈电流（外部 MOSFET）
9 A$ Y# z- H1 }, `3、运动控制器，具有 sixPointfile:///C:/Users/DELL/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif 斜坡
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
+ u3 E! y! D: J( _- L! M& F2 Q5、电压范围8VDC至60VDC
6、SPI和单线UART
7、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
  l0 n) Q" m* C' k: D, K! [11、spreadCycle高动态电机控制斩波器
12、dcStepfile:///C:/Users/DELL/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif负载相关速度控制
+ X' `% ^5 r* k) B- _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
/ \8 o2 s# }6 V14、coolStepfile:///C:/Users/DELL/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif电流控制，可实现高达75%节能
2 K: M$ \3 \0 ~# m( V* Q6 l0 r15、无源制动和续流模式
* p) m+ z( n$ i) X6 b3 h4 T4 X16、全保护和诊断
% d7 g) F" J, o9 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
4、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
, u6 O: {0 B4 ]3 o/ [6 B' o9、有线闭路电视
10、自动取款机、现金回收
( U0 t. F! g9 P' u$ m11、泵和阀门


+ }% u* F$ t- z6 o( T! z8 H' `

二、硬件设计
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：
0 i& P* V( |6 n$ _$ e" m  D7 ^/ X
& N: {4 `. T. w  w, U7 A+ S7 N& v0 X3 C

4 e; M# T8 ~' f# T0 v. H, w9 ?

主芯片部分：

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
VCC：使用芯片内部5V输出电源；
! `" e) d+ S$ B# F8 p3 yVCC_IO电源：使用外部5V电源；
/ u/ d8 l9 _7 V7 \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；

电源及接电机接口部分如下图：

% k: {. o5 X; P2 B( K$ H/ U" x' ~

补充说明：

% P/ y% D. h! P8 e& Y4 v

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；

) Z; Q% @$ b, E8 ?$ Z  q) @( `% z& z

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

SPI接口：

. V/ H$ z2 G% X2 W* w; W

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；

MOS驱动电路：