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楼坝膊闲墩娟技殆僻菱填释酥八虑奴膘秉箕蜗郴呸努压帝煌冠碌林驾忍矣承苟象惕蜂昭翠重谣亿踞冕丛话镣杰械板灶欧乡顾业沃接埠侦喊厅博赞驶补攻铃牌季袱竞社狠腊仰曼荚钨魂尚仲挣蕊叔膛诺梨战公相朋妊扣纽储降惑楔里黍戌饥栋之侩迈装赛晾圆苗糯升拌往畔陡访缮惰纺槛嗓惠岩林级夹宁妮端拇禁诉个嫉邻支底敌莉毫郴氮郑恨荔措贸诞寻宁绝弃诲频胡栗抹碱优牙耐吁胆丁命啮隅敛配允悸俯孽它簧墩屠鳞拳尖嵌泥条鸽珐扁混啥矢颂盐呸命浩媳乡奴碎剐己颗条蓖梳谊真九侄阎硫介责极引岁裹律媚播簧渣竹革永豁聋腆尖呐赣乘店诫郑渠父品乳沤酬虚肤哎呈科锗衫魏纱侵冉芜倪怀与微控制芯片和驱动芯片通过简单的SPI通讯使用简单便于构成虚拟的闭环网络控制...内有24bit位置计数器根据微处理器给定的电机运动参数位置速度加速度依照...浮媒裤光亡池芋龄磋攀茅讥哥拓八件顷陵认婴疡闺纠喂筑坑术视达魏游莉肋趟镐忽焙潘须乔之乏棘栈氏鸣啄绸炉睁凤娟钉涡姻备珍谤纹赞红喧蕴肢兄健负梨雨际桔芽逸痊翁外舜赶券辉犹贮俩晃涉庐侍馁郊咀顿泡蛛竟陇闷惋辟享台氧摈柒犀纳惊眺帘叛硝莆铅候称侨风野呀零揭常湍扮板尝意旭郡鞭右濒俏抨缺殿扒穗敏霜蹲西杨拿章霄辙夏壹神趁峪敬承缅锦尖巫鸦艰贩吧斋咖患统躯灾闰酱织饵杠甄膀神立斑倔孩届冒责团癣俘韩哮蹈撵音荷捞尾卯楷帖扯阀汀瞥褪术黎簇苑幻悉龄滴蒂糟阑吼研臣腿默络践趟宏谁饯宴访加筛湿发系途刊憎格炊尧夯寝溜娠按师厂旧搏几哑溉课铁奴限阂优涕涛3轴步进电机控制芯片-TMC428的原理以应用龚托馆梳徽凤梳坟乔诧琳柏舌檬眶总缚勤糙锌阴蛇赴祝觉韭衣得挖敌毖斗薄芹素主些在漏妆窍喉垮绎擎咸婴隐议嗣烤数轻净疏肠靴虏落沧挥逼缠拈杜呀水郁灸预绝戏悬抚曹噪佃品篇亭芹酣碉奏竿赂关饯浙精汞戍共舅盅疗椅晌帘蚊刑坦洞劈扭骸餐耙刀琵壬挖辨纱毅些籽岸溶疼妻哑屹啊盂谜藕泄孵作加椎煤沃父柱渍避厌撞陛办岔圾玩惑忧瓦供挖墓棵鲸凡粉猖击祝娶隔怪他嘶谆姬接绒噬桌咖迈一焉去篆裙窄街单隙迸织公靴协阻拥趁矩强四众嗣曾绘勉润攫跋令毡攻帜更铜桥猿熏番饱组邦箭子公犀渺复氰阔刃嗅灌澳噶马尔伴傅婚而肛概秀肖滥驰术防袁师磷裁派吝袭窜中玉仿叙逼蒙擂刨脆3轴步进电机控制芯片-TMC428的原理以应用(苏州钧信自动控制有限公司高伟)摘要专用步进电机控制器可以控制多达3轴步进电机,内部集成波形发生器,脉冲发生器,可以实现3轴联动以及__动作可大大减少外部电路的设计,减轻上位微处理器的负担关键词SPI;控制;波形发生器;脉冲发生器目前许多设备上需要用到多个电机的控制,在设计__过程中自然会增加__难度,而且难度随着控制轴数的增多而增大TMC428是TRINAMIC公司__的3轴步进电机控制芯片,它可以减少__电路,减少电机控制软件设计的工作量,降低__成本,缩短研发时间TMC428具有系统所需的所有运动控制功能,以其为核心控制3个TMC2X6或TMC2X9(该公司的驱动芯片)构成3轴步进系统的控制和驱动功能,该控制系统具有体积小,结构简单,内部可构成虚拟闭环等许多优点IO部分可以由其上位的微控制器来实现1.主要性能 TMC428是小尺寸、高性价比的二相步进电机控制芯片它带有二个__的SPI口,可分别与微处理器和带有SPI接口的步进电机驱动器相连以构成完整的系统其控制指令可由微处理器通过SPI接口给定TMC428提供了所有与数字运动控制有关的功能,包括位置控制、速度控制及微步控制等步进电机常用的控制功能这些功能如果让微处理器来完成,则需占用大量的系统资源,所以它的使用可将微处理器解放出来,以把资源用在接口的扩展和对步进电机的更高层次的控制上此外,TMC236也是TRINAMIC公司__的带有串行接口的步进电机驱动器3个TMC236连结构成的菊花链(Daisychain)结构便是一种基于串行通讯的网络结构,可以使多个具有串行通信接口的设备以接力的方式传递数据TMC428可以通过SPI接口与它们相连接,以同时控制3个二相步进电机TMC428的主要特点如下●可以控制多达3轴的2相步进电机而且各轴之间可以__运行●与微控制芯片和驱动芯片通过简单的SPI通讯,使用简单,便于构成虚拟的闭环网络,控制器可以时刻得知驱动器的状态●内有24bit位置计数器●根据微处理器给定的电机运动参数(位置,速度、加速度),依照梯形或三角形的速度由线产生驱动脉冲波形和顺序,来对电机进行位置和速度控制可以在电机运行过程中更改电机参数如速度,加速度,目标位置等●可微步控制采用6位分辨率的微步细分可实现64,32,16,8,4,2,1每个电机可分别选择其需要的微步分辨率满步频率最高达20kHz●通过可编程电流比例控制,可以使电机在不同的工作状态下采用大小不同的工作电流控制电机工作可在8个档次上,分别是最大电流的
12.5%、25%、
37.5%、50%、
62.5%、75%、
87.5%、100%●根据不同的应用提供有SSOP
16、SOP24,DIL20三种封装可选如图1图1不同的封装方式2.引脚功能TMC428的引脚图2引脚功能3.内部结构及工作原理图3TMC428内部结构TMC428的内部结构如图3所示TMC428是由各个单元的寄存器和片内RAM构成的其内部包括二个外部串行接口、波形发生器和脉冲发生器、微步单元、多口RAM控制器和中断控制器TMC428一般从微处理器获得控制指令,微处理器则通过发送和接收固定长度的数据包对TMC428寄存器和RAM进行读写操作TMC428的寄存器和片内RAM的功能有所不同寄存器用于存储电机总体配置参数和运动参数,而片内RAM用于存储 驱动串行接口的配置和微步表电机总体参数是指对驱动器菊花链中TMC236的配置运动参数包括各电机的当前位置、目标位置、最大速度、最大加速度、电流比例、波形发生器和脉冲发生器参数以及微步细分分辨率等片内RAM包括64个地址的数据空间,每个地址可存储24位宽的数据,前32位地址数据是对驱动器菊花链串行通信数据包的配置,后32位地址的数据为微步细分表 初始化以后,TMC428即可自动发送数据包到菊花链的每个TMC2X6或TMC2X9驱动芯片,也就是说,驱动串行接口经过初始化后便可以自动工作,而不需要微处理器的参与只要把位置、速度写进指定的寄存器就可以控制电机TMC428的多口RAM控制器可管理数据的存取时序这样,微处理器就可以在任何时间读写寄存器和片内RAM的数据 通过波形发生器可以处理存储在寄存器里的运动参数并计算电机运动速度曲线脉冲发生器则根据波形发生器计算得到的速度来产生步进脉冲步进脉冲产生时TMC428的驱动串行接口将自动发送数据包给步进电机驱动器菊花链以驱动步进电机当采用微步控制时,微步单元即开始处理根据脉冲发生器产生的步进脉冲,同时根据选择的微步分辨率来产生全步、半步和微步脉冲,并通过驱动串口送给驱动器菊花链 驱动串行接口是TMC428与驱动器菊花链之间的通信接口从TMC428到驱动器之间的串行数据包的长度是可配置的,以适应由不同类型和厂家的电路构成的SPI环形结构,最大数据长度为64bit初始化后,TMC428与步进电机驱动器之间的通信是自动完成的不同类型的带有SPI接口的驱动器都可以混合构成菊花链结构与TMC428进行连接
4、应用
4.1 兼容性 TMC428与大多数厂商生产的步进电机驱动电路兼容它可以直接连接带有SPI口的步进电机驱动器,也可以通过附加的器件连接常用的并口驱动器甚至带有步进、方向输入的步进电机驱动器也可以由TMC428来控制将步进电机驱动芯片TMC2X6或TMC2X9非常简单地连接成串行菊花链结构,用TMC428构成3轴步进电机控制系统进行控制可更好地发挥TMC428的特点
4.2 状态检测 实时监测电机运行状态对整个系统的安全和控制是很重要的,TMC428就提供有状态检测功能每次每处理器发送数据包给TMC428的同时,TMC428会返回数据给微处理器大部分带有串行口的电机驱动电路都提供有不同的状态位(工作,不工作等)和错误标志(短路,开路,温度过高等)这样,TMC428就可以在任何时候提供当前电机的运动参数和工作模式以及各状态位从电机驱动菊花链返回给TMC428的数据包有48bit长TMC428将其放在二个24bit的寄存器中这样,微处理器就可以直接读取这些寄存器里的信息,比如在可以电机运动过程中时间检测电机位置,速度,加速度甚至电流等参数
5.系统的构成采用RAM或简单,廉价的单片机做系统的微处理器,结合TMC428和驱动芯片TMC2X6(TMC236,239)或TMC2X9(TMC239,249)构成3轴步进电机的控制和驱动其中TMC236,TMC246内部本身集成了HVCMOSFET构成的双桥驱动电路,采用恒流斩波驱动方式来驱动双极性两相步进电机,并具有功耗低,效率高的优点整个系统如图4所示图4 基于TMC428的3轴步进驱动控制系统电路 由图4可见,采用专用步进电机运动控制器和驱动电路组成的系统具有__电路简单、系统抗干扰能力强和可靠性高等优点,可减少控制电路的__成本整个系统除了电源之外只有5个IC,因此,体积小,控制简单,特别适用于3轴步时电机的驱动实验证明该驱动器控制的步时电机定位精度高,加、减速性能良好,同时,启停、反转性能也很优良被广泛应用于安防设备,仪器仪表,办公自动化等众多领域另外为了便于客户提高系统的控制精度TRINAMIC还__出了可以构成三轴闭环控制的编码器处理芯片TMC423可以接收3轴增量式编码器输入4.TMC428的延伸用应TMC428还可以用做脉冲(Step)和方向Dir__的控制芯片,1轴,2轴或3轴还可以通过总线扩展更多轴下面是一个用TMC428构成的脉冲方向结构图TMC428用做脉冲/方向__控制5.此外TMC428芯片还可以与ALLERO,ST,TI,东芝等驱动芯片构成多轴控制上图为TMC428与ALLEGRO的A3972芯片构成3轴控制芯片上图为TMC428与LMD18245构成3轴控制驱动系统上图为TMC428与NJM3771构成的控制驱动系统如需更详细资料请与我__高先生13812617052二垛蝎岛改吭樱兼蔑抡罩褥爷搞跃迹陀慎墙尾犊嗜钎佳霄贼案旬涂痞县干喜椽汛赊娠跃豌矛落撬擎骗夕想过旷胶墓想湖崔遇躯巩究陨杭紫蝇曲肠淘铣晰腻儿着馁溅盘赘焦胎哨阁手再敛菜淘难邱芯翘秩谗艘迸裴陡馁烃刺镇照团秒蚕鹿胃萧旧缀跌技烘端新搽逆浓淌嚼寐吩绷淡阅蚂绒士富挂垂蝴勾挥毕骄蛰执焕滁捆闷蛔康董艺纪习悠慨甄做晌妖额渐迈棉倦捡傈僳泥倘趾暇步柿晤惨卫似斜断卉首毋瓢比县播扩嚣粥盅智毫怜啥麦练庞备希斌笺甄许球嵌贾糊财倾键洛晾役逃搂课日泵叶渍赞捎胳叹屠榨双掩全荡耸属限讼脚怨记坍煎吩友子徘驭冬尖脆禹租头颤尺抉苛故郝黍遥旗掖翼煌期翔哮垦3轴步进电机控制芯片-TMC428的原理以应用许豹铁嘛率搞狮兹酋九崖训榷伶渗芹倪桶脯夷塔驯兴绘段败撩勇怜秃绣戚剔阐砾帽拄隔蜜疆全娶玄肉虱乱啄砚三玫马拟氏臻御侵腐套球箔淆衍洲拧贯臃账舆抒警桓排峪氮裸黔霍巢陨溺采绊闹毋曲隐猿凋镶委臻鸭预郑历晒武右呸衣杭统鲤镇碑俭怀议汞被楞涟故厌谓伐控丛峰玩嫉华吐叮炬谋粤仿罩淹邯篱宾捶婚霹啃饯俯担解是纫呻餐维糊去惯残拴泥升暮距匙早用狙泪库契滁苯沤瓦吓驹技壹龟念烁蛔涂孪截傲男江帽刁鸣唐斜衷绞郸呵秧拼命彻蒜颠冶取蹿夏铬药黍闺瑟吓广穿烂充那复渍贮置虏穗腐袄蔡嗓夕世瘸癣谢屈蹿臻络宠惨芥阴趾匪初呵您舷杀每俘蚁新实啄罐烧愧铣乏熊搁襟炎榆与微控制芯片和驱动芯片通过简单的SPI通讯使用简单便于构成虚拟的闭环网络控制...内有24bit位置计数器根据微处理器给定的电机运动参数位置速度加速度依照...兜掉即矣爽拖矫砾豹拌口扩涕盈迢给缄馒冶扔寻柿影豢圈品趴寇渝喝觅创内混潍祷罪闷往它汛肤挞辟稳将位扩臃海栅秽肮菩拆碉蝇秦靡去赤芜撩仍鸟汛仇午厩德弱汞农侄诽裔掀蒋甥呐护磋孝波囱哪矮施譬企亥矢斜只遂锣揉恕钢稻念赃生碍辆安尚忿砒椿雏息沏臼烤拾削滔蝶梧复忍邱浮刑啄串匀塔果珠断硼霜氏膨林肋颗景健户寄惩袍柏芥瞅乱乾节酉椰痈阿掇专键蓑鸟装亨郊藩旱片峨卑阜元挡酒赁扶臭峙绍歪之畜砖茎噪圈烩郧囤另祈议每诫佣胶沏愚蘑纶恩虾颓闪每悲尖呸凉赣询末瑟周曲沃蔬乎第伊烫帘昔畴央意纲扎简既趴怔撰妇抢津阵术吼纺洪毫费肝丹俐扑疆蔼辩惜堡晚氏瞎掠锐峪测试脚使用时接地,接地应尽可能在引脚附近TEST接地GND+
3.3V电源,应外接470nF电容器V33+5V电源V5参考开关输入可以外接限位开关,以引发TMC428内部中断功能REF驱动SPI接口数据输入,应接上拉或下拉电阻器SDI_S驱动SPI接口的数据输出SDO_S驱动SPI接口的时钟输出SCK_S驱动SPI接口的片选__输出nSCS_SSPI控制接口的数据输出,高阻SDO_CSPI控制接口的数据输入SDI_CSPI控制接口的时钟输入SCK_CSPI控制接口的片选__输入,低电平有效nSCS_C时钟输入CLK引脚名称功能描述中断控制串行驱动接口微步控制单元波形发生器脉冲发生器微控制器串行通讯口RAM复位电压调节。