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 q- O$ s' c

初始化程序如下参考：
7 D" l3 ~, D& h, }$ @//TMC5160 SET       
        sendData(0xEC,0x000100C3);         //PAGE43:CHOPCONF: TOFF=3, HSTRT=4, HEND=1, TBL=2, CHM=0 (spreadcycle)
5 e$ S5 U) G2 Q# _& E* G& _; G9 Z        sendData(0x90,0x00061F0A);         //PAGE33:IHOLD_IRUN: IHOLD=10, IRUN=31 (max.current), IHOLDDELAY=6  
- P, @& E1 S) L4 K        sendData(0x91,0x0000000A);        //PAGE33:TPOWERDOWN=10:电机静止到电流减小之间的延时
  ?9 `; [3 T8 l- W1 o        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
3 O* b& {6 O' Y: X" U2 I        sendData(0xA5,150000);             //PAGE35:V1=150000加速度阀值速度V1
- V! ?% g& P; b& V  S        sendData(0xA6,3000);             //PAGE35:AMAX=3000大于V1的加速度        
        sendData(0xA7,600000);             //PAGE35:VMAX=600000      
( `! }8 m0 D  ]5 R; U        sendData(0xA8,4200);                        //PAGE35MAX=4200大于V1的减速度
& d; P/ `5 t# ~* X2 A        sendData(0xAA,8400);             //PAGE351=8400小于V1的减速度
. i6 ~% P+ u# l, _6 `* k        sendData(0xAB,10);                     //PAGE35:VSTOP=10停止速度，接近于0

初始化程序如下参考：
0 U) z" w, s3 K8 ?& r1 Q* c7 y% ?        //TMC5160 SET       
        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  
- i% a. p5 H9 I        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(0xA4,10000);      //PAGE35:A1=1000 第一阶段加速度
6 P; ~- ^4 P$ K        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        
        sendData(0xA7,20000000);   //PAGE35:VMAX=200000      
        sendData(0xA8,7000);                  //PAGE35MAX=700大于V1的减速度
( `5 n0 g6 a! ^& F/ s1 Z% u        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       
5 F& a+ p# J# R; S5 H' g5 `- ~        sendData(0xA0,0);                  //PAGE35:RAMPMODE=0位置模式，使用所有A、V、D参数       
1 N7 a$ R3 Z! s1 t( W0 [( b. }2 t

初始化程序如下参考：
, Z0 V( t  s2 J          /* USER CODE BEGIN 2 */
3 D2 ?; n0 [+ M, J5 D7 m) K# V+ c        SubdivisionSet(32);                //细分设置为32
5 f7 q# B5 o) x# ~- c        ISet();                                        //电流设置
6 ]7 C0 f( z, w5 M. r- G3 p        HAL_GPIO_WritePin(STEP_GPIO_Port,STEP_Pin, GPIO_PIN_SET);
  y9 i1 ^# i  c                                                                //STEP设置为高
2 Z- `5 I+ W5 F        HAL_GPIO_WritePin(CFG5_GPIO_Port,CFG5_Pin, GPIO_PIN_RESET);
$ R. t! L7 D/ J4 `                                                                //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 */

. K/ L+ I2 U7 s$ o! X

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

* \! l* I. d8 \感谢支持

jeffhe1 发表于 2020-3-13 11:30
感謝分享 , 收藏學習中

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已更新教程

  f2 w% [' @3 N5 o, o" n

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。

( \- ]/ s3 h7 [7 [1 J

* z3 b4 S0 e0 H1 L. a$ S0 U6 s1 t  H* f

参数及特点：

  n# V* T- `2 G  w' Q" _1 K

1、TMC5160驱控芯片参数如下：

2、相步进电机高达20A线圈电流（外部 MOSFET）
: I6 B# }. G- ^, f3、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
5、电压范围8VDC至60VDC
- a8 G/ W3 }: M; H# @6、SPI和单线UART
7 {7 z/ u3 v# b+ h6 s5 s7、编码器接口和两个基准开关输入
; b, I' a% T* x# |, d1 x5 F" U6 ~2 n8、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
( X2 f4 N3 S; P4 W* |( a3 Y+ _10、用于中等范围共振抑制谐振
' @5 w) v# g1 t' [11、spreadCycle高动态电机控制斩波器
+ v" `/ H" x: d+ v, Z* d) x! S12、dcStepfile:///C:/Users/DELL/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif负载相关速度控制
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 o) {  u* _2 A6 ?0 f14、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
# `- x( D' Y5 m; G( r" ^/ Y0 A" `16、全保护和诊断
17、紧凑的尺寸9x9mm TQFP48/8mmx8mm QFN封装

应用
- T# Y; {, e9 l- }. i1、机器人和工业驱动器
6 z+ }8 ~# l1 i! {% v2、纺织、缝纫机
3、包装机械
  {) }' F( T$ G0 M4、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
' Q& S+ [. Y8 s9、有线闭路电视
10、自动取款机、现金回收
! \6 D4 Y. w0 O0 ?7 y11、泵和阀门

二、硬件设计
4 X" w" U) b  X. v# E9 P9 v硬件设计接口上：支持SPI或UART或脉冲+方向控制
, k: T( a' M( j  p, G原理图如下图所示：


7 O/ p. @7 }( W4 D# s: ]

3 Y* o" D0 m! A6 e

主芯片部分：

) ]8 R2 I9 |+ y. D8 y

补充说明：
" A" x+ v7 E& o; Y, ~$ mSPI_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
& ~* c' Z# N# XVCC：使用芯片内部5V输出电源；
VCC_IO电源：使用外部5V电源；
  p/ M5 m6 ^; {: D  B* y, C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；
" P) H- [1 S- f" x6 D8 V# k9 L

: B1 h; |  C) t4 R6 ]

电源及接电机接口部分如下图：

补充说明：

% U9 _5 |$ q, T

母线电容CE1选择：一般是1A对应100uF左右（有条件的尽可能大）；

8 O- n; c6 ~: P; `$ Q

电源保护：有条件的最好加防反接、TVS保护、以及保险丝等；

' Y) H6 ]$ L, d5 H. h+ P/ L

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

* o) B: e/ h7 Z

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；

MOS驱动电路：

8 C9 D6 h/ W/ A8 E. h