1 介紹
嘉興禾潤(rùn)電子科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱禾潤(rùn)或HT）設(shè)計(jì)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制芯片，可廣泛應(yīng)用于安防監(jiān)控、POS機(jī)、智能玩具、（3D）打印等領(lǐng)域，對(duì)部分Allegro, TI等產(chǎn)品pin to pin兼容。
本文參考設(shè)計(jì)，是采用了禾潤(rùn)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制芯片，搭配軟硬件設(shè)計(jì)，可用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品的調(diào)試、測(cè)試以及產(chǎn)品級(jí)設(shè)計(jì)的參考。
本文參考設(shè)計(jì)，硬件由兩部分組成，一部分為通用底座（BOTTOM），主要為通信部分，可兼容禾潤(rùn)的多種電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；另一部分為采用了禾潤(rùn)電子驅(qū)動(dòng)控制芯片的驅(qū)動(dòng)模塊（TOP）。另外，該參考設(shè)計(jì)還使用了電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制圖形用戶界面，能非常方便的調(diào)試相關(guān)電機(jī)模塊。
1.1 組成
本設(shè)計(jì)主要包含：
（1）通用底座（BOTTOM）;
（2）電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊（TOP）;
（3）圖形用戶界面。
1.2 系統(tǒng)工作要求
本參考設(shè)計(jì)系統(tǒng)安全工作需要符合以下條件：
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Parameter
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Min
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Typ
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Max
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Unit
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Operating Voltage
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6
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-
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35
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V
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Maximum Current
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3.5
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A
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Step Frequency
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0.001
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10
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kHz
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Note: 考慮到本系統(tǒng)適用于多種電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，以上條件并非保證正常工作的參數(shù)要求，但超出以上范圍，則可能損壞芯片和模塊。
1 硬件
1.1 系統(tǒng)框架圖
1.2 通用底座（BOTTOM）
1.2.1 電路圖
此部分包含單片機(jī)核心器件及外圍簡(jiǎn)單電路，包括硬件按鈕復(fù)位、無源晶振和I2C存儲(chǔ)器件。
此部分為串口轉(zhuǎn)USB電路，方便上位機(jī)與單片機(jī)通信，同時(shí)USB口為下部單片機(jī)及電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片提供邏輯電源。
此部分為接口電路，包括三排排針，與上板電機(jī)驅(qū)動(dòng)板通信，另一塊為JTAG接口，用于單片機(jī)程序調(diào)試。
1.2.2 BOM表
下面簡(jiǎn)單羅列部分主要器件，僅供選擇參考。
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名稱
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描述
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LPC11A14
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M0單片機(jī)
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FT232R
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USB 轉(zhuǎn)232
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CAT811
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復(fù)位芯片
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AT24C08
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I2C存儲(chǔ)器件
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12M無源晶振
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排針接插件
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1.3
電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊
目前，該系統(tǒng)支持以下4種電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊：后續(xù)將有更多模塊支持。
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支持模塊
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兼容產(chǎn)品
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HR4985
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A4985
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HR3967
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A3967
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HR3979
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A3979
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HR3988
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A3988
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下文只列舉其中HR4985及HR3988的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊硬件電路圖做簡(jiǎn)要說明，各硬件模塊都通過3路排針與底部控制板相連。
1.3.1 HR4985電路圖
上圖為HR4985應(yīng)用原理圖，外圍只有簡(jiǎn)單的電阻電容，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單明了，具體設(shè)計(jì)參數(shù)請(qǐng)參看我們的datasheet。
HR4985為最高1/8細(xì)分步進(jìn)模式，可提供35V 1A的驅(qū)動(dòng)輸出，控制一個(gè)雙極步進(jìn)電機(jī)。STEP管腳上一個(gè)上升沿輸入，控制步進(jìn)電機(jī)向前步進(jìn)一個(gè)固定角度，這樣省去了外部單片機(jī)繁雜的邏輯控制。在步進(jìn)操作期間，工作于混合衰減模式的電流調(diào)節(jié)器來降低電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的噪聲，增加步進(jìn)準(zhǔn)確性。
1.3.2 HR3988電路圖
本公司HR3988有兩種封裝，分別為QFN36和TQFP48。HR3988的運(yùn)用一般也分2種模式，下面以QFN36封裝的做簡(jiǎn)單闡述。
1.3.2.1 普通運(yùn)用
上圖為HR3988的一般應(yīng)用，只有簡(jiǎn)單的IO控制，最高提供1/4細(xì)分步進(jìn)，一般運(yùn)用于對(duì)步進(jìn)角度不是很精細(xì)的場(chǎng)合，具體控制時(shí)序請(qǐng)參考我們datasheet說明。
HR3988 內(nèi)含4路DMOS全橋，可驅(qū)動(dòng)兩路雙極步進(jìn)電機(jī)或4路直流電機(jī)或者1路步進(jìn)電機(jī)2路直流電機(jī)，每路驅(qū)動(dòng)能力高達(dá)36V 1.2A。4路全橋，每一路都有獨(dú)立的輸入控制，PH1、I01、I11、VREF1為一組，控制OUT1A、OUT1B和SENSE1。PH1控制輸出方向；I01、I11控制輸出電流水平，00為100%電流，01為66%電流，10為33%電流；VREF1選擇此路輸出的參考電壓，最大輸出電流Imax = VREF/（3*RSENSE）。
1.1.1.1 高細(xì)分運(yùn)用
上圖應(yīng)用一般運(yùn)用于需要高細(xì)分的場(chǎng)合，對(duì)于控制單片機(jī)的要求也相應(yīng)提高。若使用的單片機(jī)有4路獨(dú)立的DAC輸出，可將這4路DAC分別直接與HR3988的4路VREF相連，根據(jù)步進(jìn)時(shí)序，在每一個(gè)步進(jìn)期間，輸入相應(yīng)的DAC值。若單片機(jī)沒有4路DAC，則可利用簡(jiǎn)單的阻容網(wǎng)路，輸入普通的PWM波來產(chǎn)生需要的VREF參考電壓。根據(jù)步進(jìn)時(shí)序，在每一步進(jìn)期間，在PWM處輸入相應(yīng)占空比的方波。
1 圖形用戶界面
使用該圖形界面，其可通過PC機(jī)，對(duì)嘉興禾潤(rùn)電子科技有限公司設(shè)計(jì)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品進(jìn)行各類功能的調(diào)節(jié)和控制。
1.1 軟件運(yùn)行環(huán)境
可在帶有Windows XP, Windows 7操作系統(tǒng)的PC機(jī)上運(yùn)行，配合上文的硬件，并拷入我公司提供的程序。
1.2 主要功能模塊
1.2.1.1 連接配置
該部分實(shí)現(xiàn)與下位機(jī)的通信的配置，需要選擇與PC端連接的相應(yīng)串口端口、波特率及需要演示的芯片型號(hào)，上述參數(shù)配置好后，單機(jī)“打開串口”選項(xiàng)即可實(shí)現(xiàn)通信功能。波特率參數(shù)我公司默認(rèn)為115200.
1.2.1.2 控制配置
控制配置界面根據(jù)選擇的芯片型號(hào)會(huì)有差別，下面對(duì)各芯片做簡(jiǎn)單介紹。
A4985、A3967 演示功能相似，下面以A4985界面作參考。
 在選擇好芯片型號(hào)后，就會(huì)在通用控制界面中顯示該芯片能進(jìn)行操作的功能，上圖片為4985芯片的操作界面，主要功能分為復(fù)位、速率、睡眠、模式、方向、使能、啟停。
啟停：要實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，首先得選擇Start選擇，選擇Stop則使電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片停止工作。
復(fù)位：實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的復(fù)位功能，正常工作選擇Normal選項(xiàng)。
睡眠：實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)入睡眠模式，可在某些應(yīng)用場(chǎng)合實(shí)現(xiàn)低功耗模式，正常工作選擇Normal選項(xiàng)。
使能：實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的使能功能，正常工作選擇Enable。
方向：實(shí)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的方向控制。
模式：實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)行的模式控制，4985可實(shí)現(xiàn)整步、1/2步、1/4步及1/8步四種步進(jìn)模式。
速率：實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速率的控制，可拖動(dòng)滑動(dòng)條或者直接在滑動(dòng)條后端的方框中鍵入需要的速率值，得到需要的轉(zhuǎn)速。OneStep功能為每點(diǎn)擊一下實(shí)現(xiàn)電機(jī)往前運(yùn)行一步的功能。
A3979
A3979基本功能跟上述基本相似，只是在MS中增加了1/16步進(jìn)模式，刪去了1/8步進(jìn)模式。
另外3979多了SR功能，實(shí)現(xiàn)同步整流的功能。
A3988
A3988可實(shí)現(xiàn)兩路步進(jìn)電機(jī)的演示控制，通過芯片型號(hào)后端的A、B兩個(gè)選項(xiàng)進(jìn)行切換，兩路電機(jī)獨(dú)立分開，實(shí)現(xiàn)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，互不干擾。
A3988的每路電機(jī)可獨(dú)立實(shí)現(xiàn)整步、1/2步、1/4步、1/8步、1/16步、1/32步步進(jìn)模式控制。
1.2.1.3 通信顯示
通信顯示方框顯示當(dāng)前的通訊內(nèi)容
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