RISC-V MCU开发实战(四) ：步进电机

2021-10-29 13:31:53 阅读：191 来源： 互联网

软件平台: MounRiver Studio(MRS)，硬件平台: CH32V103开发板、ULN2003步进电机驱动板、28BYJ-48步进电机，使用GPIO进行步进电机控制。

1. ULN2003和28BYJ-48简介

ULN2003是高耐压、大电流复合晶体管阵列，由七个硅NPN 复合晶体管组成，每一对达林顿都串联一个2.7K 的基极电阻，在5V 的工作电压下它能与TTL 和CMOS 电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。

ULN2003是大电流驱动阵列,多用于单片机、智能仪表、PLC、数字量输出卡等控制电路中。可直接驱动继电器等负载。

输入5VTTL电平，输出可达500mA/50V。

ULN2003是高耐压、大电流达林顿系列,由七个硅NPN达林顿管组成。该电路的特点如下: ULN2003的每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻,在5V的工作电压下它能与TTL和CMOS电路直接相连,可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。

关于步进电机，此处所用电机型号为28BYJ-48（步进电机），减速比为1:64，步进脚为5.625/64度，如果需要转动转动一圈，那么需要 360/5.625*64=4096 个脉冲信号。

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行设备。步进电机驱动信号为脉冲信号，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（即步进角）。

我们可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时我们可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的

2.硬件连接

CH32V103开发板与ULN2003步进电机驱动板的连接方式如下：

PB6连接驱动板的IN1引脚

PB7连接驱动板的IN2引脚

PB8连接驱动板的IN3引脚

PB9连接驱动板的IN4引脚

3.MRS中开发流程

1）首先新建一个CH32V103C8T6 的工程，这个要与对应芯片对应

上图最下方红框中是对选中芯片的资源的简单介绍，方便查询

2) 新建完工程之后，我们打开main.c文件，可以看到主函数只是一些初始化和串口打印，我们自己的主函数逻辑可以添加在打印下面就可以了；

3) 新建一个hardware的文件夹，右键工程new->folder,填写文件名，点击finish即可，我们可以以同样的方式在hardware目录下再新建SD目录，SPI目录，条理清晰。

4) 在SPI目录下，New>Source File，填写文件名gpio.c，内容是电机初始化函数以及调速转向停止函数，在新建个gpio.h文件用来声明函数，这个新的头文件需要添加到头文件寻址路径中，点击菜单栏工程属性配置按钮，在弹出的页面中，如下图，点击绿色加号添加路径即可

驱动代码如下:

  1 #include "gpio.h"
  2 
  3 #include "debug.h"
  4 
  5  
  6 
  7 //#define N 4
  8 
  9 #define N 8
 10 
 11  
 12 
 13 //步进电机正反转数组  数组的值，即对应GPIO引脚的值
 14 
 15 //单四拍
 16 
 17 //uint16_t phasecw[4] ={0x0200,0x0100,0x0080,0x0040};// D-C-B-A.（9-8-7-6）
 18 
 19 //uint16_t phaseccw[4]={0x0040,0x0080,0x0100,0x0200};// A-B-C-D.（6-7-8-9）
 20 
 21  
 22 
 23 ////双四拍
 24 
 25 //uint16_t phasecw[4] ={0x0300,0x0180,0x00C0,0x0240};// DC-CB-BA-AD.
 26 
 27 //uint16_t phaseccw[4]={0x00C0,0x0180,0x0300,0x0240};// AB-BC-CD-DA.
 28 
 29  
 30 
 31 //四相八拍
 32 
 33 uint16_t phasecw[8] ={0x0200,0x0300,0x0100,0x0180,0x0080,0x00C0,0x0040,0x0240};// D-DC-C-CB-B-BA-A-AB.
 34 
 35 uint16_t phaseccw[8]={0x0040,0x00C0,0X0080,0x0180,0x0100,0x0300,0x0200,0x0240};// A-AB-B-BC-C-CD-D-DA.
 36 
 37  
 38 
 39 //电机初始化函数
 40 
 41 void Moto_Init(void)
 42 
 43 {
 44 
 45     //步进电机初始化
 46 
 47     // IN1: PB6   a
 48 
 49     // IN2: PB7   b
 50 
 51     // IN3: PB8   c
 52 
 53     // IN4: PB9   d
 54 
 55     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
 56 
 57     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
 58 
 59  
 60 
 61     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9 ;
 62 
 63     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
 64 
 65     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
 66 
 67     GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
 68 
 69  
 70 
 71     GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 |GPIO_Pin_8 |GPIO_Pin_9 );
 72 
 73 }
 74 
 75  
 76 
 77 //电机正转函数
 78 
 79 //其中，speed的值越大，速度越慢，值越小，速度越快，speed相当于调节脉冲速度
 80 
 81 //转动速度和脉冲频率成正比，在此处，延时越小，频率越高
 82 
 83 void Motorcw(u8 speed)
 84 
 85 {
 86 
 87     uint8_t i=0;
 88 
 89  
 90 
 91     for(i=0;i<N;i++)
 92 
 93     {
 94 
 95         GPIO_Write(GPIOB,phasecw[i]);
 96 
 97         Delay_Ms(speed);
 98 
 99     }
100 
101 }
102 
103  
104 
105 //电机反转函数
106 
107 void Motorccw(u8 speed)
108 
109 {
110 
111     uint8_t i;
112 
113     for(i=0;i<N;i++)
114 
115     {
116 
117         GPIO_Write(GPIOB,phaseccw[i]);
118 
119         Delay_Ms(speed);
120 
121     }
122 
123 }
124 
125  
126 
127 //电机停止函数
128 
129 void MotorStop(void)
130 
131 {
132 
133     //GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 |GPIO_Pin_8 |GPIO_Pin_9 );
134 
135     GPIO_Write(GPIOB,0x0000);
136 
137 }
138 
139  
140 
141 //电机正转角度
142 
143 void Motorcw_angle(int angle,int speed)
144 
145 {
146 
147     int i,j;
148 
149     j=(int)(angle/0.70312);
150 
151     for(i=0;i<j;i++)
152 
153     {
154 
155         Motorcw(speed);
156 
157     }
158 
159 }
160 
161  
162 
163 //电机反转角度
164 
165 void Motorccw_angle(int angle,int speed)
166 
167 {
168 
169     int i,j;
170 
171     j=(int)(angle/0.70312);
172 
173     for(i=0;i<j;i++)
174 
175     {
176 
177         Motorccw(speed);
178 
179     }
180 
181 }

主函数可以调用我们驱动中的正反转函数来说实现想要的功能

int main(void)

{

 

    USART_Printf_Init(115200);

    Moto_Init();

    Delay_Init();

 

    printf("This is Stepper motor driver\r\n");

 

    Motorcw_angle(360,5);   //步进电机正转角度函数

    MotorStop();

    Delay_Ms(1000);

 

    Motorccw_angle(360,5);  //步进电机反转角度函数

    MotorStop();

    Delay_Ms(1000);

 

}

代码编辑完成，点击菜单栏编译按钮，在console窗口查看编译结果，无错误，就可以进入到调试去验证逻辑，点击菜单栏调试按钮，如果运行现象和理论不一致，可以通过左下角反汇编窗口，断点，外设寄存器，内核寄存器这几个窗口来配合查找逻辑BUG

小提示，当程序运行到 HardFault_Handler 函数，可以观察Rregister窗口的mepc，mtval,mcause三个寄存器，分别代表，进入硬件错误中断前的pc,cpu取到的值，以及进入异常的原因。

4.验证

将编译好的程序下载到开发版并复位，通过逻辑分析仪对这几个GPIO引脚进行波形采集，具体如下图。将开发板、步进电机驱动板、步进电机连接起来，可看到电机进行正反转。

标签：函数,Pin,电机,RISC,步进,驱动,GPIO,MCU
来源： https://www.cnblogs.com/mounriver/p/15480051.html

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