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。
# a( q. P8 y% _. n6 D6 R      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。
1 [4 F, S2 N% U$ c, T- Z  Y

初始化程序如下参考：
//TMC5160 SET       
        sendData(0xEC,0x000100C3);         //PAGE43:CHOPCONF: TOFF=3, HSTRT=4, HEND=1, TBL=2, CHM=0 (spreadcycle)
0 q  C- u7 N6 {" u/ i        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
" _) X" |. O5 P6 _& ~, d        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       
) H% G; U! q0 Z1 p) G5 m$ u        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
        sendData(0xA6,3000);             //PAGE35:AMAX=3000大于V1的加速度        
        sendData(0xA7,600000);             //PAGE35:VMAX=600000      
+ w6 e6 s# I5 I5 \! I; m4 e        sendData(0xA8,4200);                        //PAGE35MAX=4200大于V1的减速度
        sendData(0xAA,8400);             //PAGE351=8400小于V1的减速度
0 ~: ~: f, d" Q9 c& x        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       
# l7 P! V2 G& T* s7 o# L        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  
" F6 g. ^# O; L6 N  e1 i. N) x        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
3 [& h6 U# J' ?* W8 X        sendData(0x93,0x000001F4);  //PAGE33:TPWM_THRS=500,对应切换速度35000=ca.30RPM
2 s9 \# G* @% k        sendData(0xA4,10000);      //PAGE35:A1=1000 第一阶段加速度
        sendData(0xA5,500000);     //PAGE35:V1=50000加速度阀值速度V1
5 ~5 M9 ?% }  O        sendData(0xA6,5000);       //PAGE35:AMAX=500大于V1的加速度        
) s- u* O$ I0 l1 |        sendData(0xA7,20000000);   //PAGE35:VMAX=200000      
        sendData(0xA8,7000);                  //PAGE35MAX=700大于V1的减速度
! ]- t' s4 {! n) W! k3 E        sendData(0xAA,14000);     //PAGE351=1400小于V1的减速度
- @5 }5 m4 Y! ?' x! P        sendData(0xAB,100);       //PAGE35:VSTOP=10停止速度，接近于0       
        sendData(0xA0,0);                  //PAGE35:RAMPMODE=0位置模式，使用所有A、V、D参数       
0 y2 _2 \  ^1 E" e" [; V

初始化程序如下参考：
          /* USER CODE BEGIN 2 */
5 o+ `# W; \8 e  m2 ^  f        SubdivisionSet(32);                //细分设置为32
' `& k& Q( G. i$ I        ISet();                                        //电流设置
        HAL_GPIO_WritePin(STEP_GPIO_Port,STEP_Pin, GPIO_PIN_SET);
                                                                //STEP设置为高
        HAL_GPIO_WritePin(CFG5_GPIO_Port,CFG5_Pin, GPIO_PIN_RESET);
                                                                //CFG5设置为低
9 A; K- L& Z1 f  C        HAL_GPIO_WritePin(CFG6_GPIO_Port,CFG6_Pin, GPIO_PIN_SET);
! n% g. D7 ]& V+ Z1 j                                                                //CFG6设置为高,保持电流减半
+ e) K* z7 `, t4 U% {2 \: G8 a; V# f  /* USER CODE END 2 */

收藏，多谢！

感謝分享 , 收藏學習中

Kevin201707 发表于 2020-3-13 10:34
3 ^* v) u4 k, @8 T! s4 l收藏，多谢！

0 @! F9 X; k5 s! m* K感谢支持

jeffhe1 发表于 2020-3-13 11:30
$ q: M0 N9 P( u' {* L感謝分享 , 收藏學習中

感谢支持

& C4 `% P0 |9 H5 Z* J已更新教程

! @! C1 O& u* g

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。

0 k1 d! {- D" d- M. e

: ~# z6 L" E: x" q3 X7 V

参数及特点：

/ P! r# o! z- K! C

1、TMC5160驱控芯片参数如下：

$ q9 `* J6 Z  G9 |1 ^# O  X

2、相步进电机高达20A线圈电流（外部 MOSFET）
' u) W2 z' q! B$ r; ^3、运动控制器，具有 sixPointfile:///C:/Users/DELL/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif 斜坡
2 K- X5 r2 G6 L6 V+ ]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
' s9 H' F5 y! o' ?5、电压范围8VDC至60VDC
6、SPI和单线UART
/ b7 M$ A, L+ V( D$ {# X7、编码器接口和两个基准开关输入
; q/ N* N8 {/ L, y5 J2 K( c, v4 ?8、每个全步长的最高分辨率为256个微步
0 Q8 r' a& w0 r! \1 r+ Z: _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
* w% g7 T0 ]) ]+ G3 R! X4 D) m12、dcStepfile:///C:/Users/DELL/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif负载相关速度控制
+ I( X9 J/ Y7 l8 Y- ^; Q5 z13、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
  g* d4 z* x% L. A$ A15、无源制动和续流模式
16、全保护和诊断
& W* h+ u9 j/ f! ^4 q# F) k5 }8 l17、紧凑的尺寸9x9mm TQFP48/8mmx8mm QFN封装

5 w& l/ ]4 s6 ]* o3 L8 \

应用
% D+ H' F  b, ^: k5 V& r1、机器人和工业驱动器
+ d% n: l5 U9 p- R% m/ [, S2 p* J2、纺织、缝纫机
3、包装机械
4、工厂和实验室自动化
. A, c" p" }, O' @# d* E5、高速 3D 打印机
# Q! V. Y8 @" P3 Z) w8 Z2 t) ]6、液体处理
7、医疗
3 \5 L. @/ @/ W8、办公自动化
9、有线闭路电视
  K8 _$ }+ s  z, A10、自动取款机、现金回收
! k0 J+ M7 |5 L0 u11、泵和阀门

+ @: I; G+ f# a6 J
# N2 E0 x+ X4 C" d" G) 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：
) O' w. J- a& X

! q# C$ l. w8 h2 ~) [

主芯片部分：

) q0 p5 @! x( p* S

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
* z7 B7 V6 r6 O% Q$ r" ]VCC：使用芯片内部5V输出电源；
VCC_IO电源：使用外部5V电源；
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；
: c( J% w% m4 y1 v! z4 J

/ m: U- W9 R* N6 t. k

电源及接电机接口部分如下图：

9 O+ U7 s% J. Y7 M6 G

4 p' j" x8 s/ I( [$ a

8 o9 F  A0 |1 F& J  T5 K# `/ b

补充说明：

母线电容CE1选择：一般是1A对应100uF左右（有条件的尽可能大）；

1 U+ e$ b. b$ w7 I/ g8 m- i/ ^2 X

电源保护：有条件的最好加防反接、TVS保护、以及保险丝等；

6 D, V9 m$ o5 n- h

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

8 T' `1 k3 V  |% ~0 H0 i' b

0 f6 ]# }$ m) f) G/ X) J+ n

SPI接口：

7 d1 y+ ]6 E5 T3 `8 x: R

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：

1 ?& l0 ?5 _1 n: Z, v6 D

) K1 P$ L' D7 {) F7 t( z' s3 l6 B( K