STM32+TMC2209控制步进电机正反转

TMC2209是一款由Trinamic公司生产的高性能步进电机驱动器芯片，它支持SPI通信接口，能够实现精准的步进电机控制。本文将详细介绍如何使用STM32微控制器结合TMC2209驱动器来控制步进电机的正反转。

TMC2209特点

• 高精度控制：支持步进角为0.9°、1.8°、3.6°等多种细分设置。
• SPI接口：通过SPI接口与微控制器通信，支持配置和监控驱动器状态。
• 多种驱动模式：包括全步、半步和微步等多种驱动模式。
• 内置电流控制：支持恒流和恒压控制，保护电机不受损害。

硬件连接

TMC2209与STM32的连接如下：

• SPI_CS：连接到STM32的CS引脚（例如PA4）。
• SPI_SCLK：连接到STM32的SCLK引脚（例如PA5）。
• SPI_MISO：连接到STM32的MISO引脚（例如PA6）。
• SPI_MOSI：连接到STM32的MOSI引脚（例如PA7）。
• DIR：连接到STM32的一个GPIO引脚，用于控制电机方向。
• STEP：连接到STM32的另一个GPIO引脚，用于控制电机步进。

软件编程

1. 初始化SPI

首先，需要初始化STM32的SPI接口，以便与TMC2209通信。

#include "stm32f1xx_hal.h"

SPI_HandleTypeDef hspi1;

void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_SPI1_Init(void);

int main(void) {
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();
    MX_SPI1_Init();

    // 初始化TMC2209
    TMC2209_Init();

    while (1) {
        // 控制步进电机正反转
        TMC2209_SetDirection(1); // 正转
        TMC2209_MoveSteps(12800); // 移动12800步
        HAL_Delay(1000);

        TMC2209_SetDirection(0); // 反转
        TMC2209_MoveSteps(12800); // 移动12800步
        HAL_Delay(1000);
    }
}

static void MX_SPI1_Init(void) {
    hspi1.Instance = SPI1;
    hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;
    hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;
    hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;
    hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;
    hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;
    hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;
    hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_256;
    hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;
    hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;
    hspi1.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;
    HAL_SPI_Init(&hspi1);
}

2. TMC2209驱动函数

实现TMC2209的初始化和控制函数。

#include "tmc2209.h"

#define TMC2209_CS_PIN GPIO_PIN_4
#define TMC2209_CS_PORT GPIOA

void TMC2209_Init(void) {
    // 初始化SPI接口
    HAL_GPIO_WritePin(TMC2209_CS_PORT, TMC2209_CS_PIN, GPIO_PIN_SET);
    // 发送初始化命令
    HAL_SPI_Transmit(&hspi1, (uint8_t[]){0x00}, 1, HAL_MAX_DELAY);
}

void TMC2209_SetDirection(uint8_t direction) {
    // 设置方向引脚
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOF, GPIO_PIN_8, direction ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET);
}

void TMC2209_MoveSteps(uint32_t steps) {
    // 发送步进脉冲
    for (uint32_t i = 0; i < steps; i++) {
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOG, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);
        HAL_Delay(1);
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOG, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET);
        HAL_Delay(1);
    }
}

注意事项

1. SPI通信：确保SPI通信的时序和参数设置正确。
2. 方向控制：确保方向引脚正确设置，以控制步进电机的旋转方向。
3. 步进脉冲：确保步进脉冲的生成与TMC2209驱动器的配置相匹配。

通过上述步骤，我们可以在STM32上使用TMC2209驱动器成功控制步进电机的正反转。这为开发需要精确步进电机控制的嵌入式系统提供了基础。

✅作者简介：热爱科研的嵌入式开发者，修心和技术同步精进

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