玩转物联网外设之步进电机

Posted 2021-09-07 HaaS技术社区

 

1.电机简介

电机是在IoT领域经常用到的一个重要模块，大到使用在农业中的水泵、电动大棚，小到机器人、甚至镜头中的微型马达，都需要使用到电机，可以说电机是为设备提供机械动力的重要来源之一。

而步进电机又是电机中较为复杂的一类，它是基于最基本的电磁铁原理，它接收外部的电脉冲信号，通过其内部的逻辑电路，控制步进电机的绕组以一定的时序正向或反向通电，从而产生电磁场，使得电机正向/反向旋转，或者锁定。步进电机的角位移量与输入的脉冲个数严格成正比，而且在时间上与脉冲同步。因而只要控制脉冲的数量、频率和电机绕组的相序,即可获得所需的转角、速度和方向。

本文就以时下最火的HaaS100开发板为例，描述一下如何控制步进电机。

2.核心模块

HaaS100核心板

HaaS100是一款物联网场景中的标准硬件，并配套嵌入到硬件中的软件驱动及功能模块，为用户提供物联网设备高效开发服务。

HaaS100核心板有着丰富的外设接口，如下所示，足够用来控制电机，以及驱动器了。

 

步进电机

电机型号：42BYGH39-401A

电流：1.5A 输出力矩：0.4Nm（牛米）

机身长度：39mm 出轴长度：21mm

出轴轴径：5mm

出轴方式：单/双出轴（默认发单轴）

出线方式： 二相四根引出线 （黑色A+绿色A-红色B+蓝色B-）

电机驱动器

驱动器型号：TB6600升级版

脉冲信号：3.3v/5V/24V兼容，不需要窜电阻

输入电压： DC（直流）9～42V 适应恶劣的电网环境

电流：4A 的速度自适应电路，电流自动寻优

细分数：6400细分

3.硬件接线方法

电机和驱动器有两种接法，本文采用共阴极接法

 

HaaS100和驱动器接线如下：

HaaS100接口	驱动器接口	功能
PIN3（GND）	ENA-	接地
PIN10（GPIO_P2_2）	ENA+	电机使能
PIN4（GND）	DIR-	接地
PIN12（GPIO_P2_3）	DIR+	电机方向控制
PIN7（GND）	PUL-	接地
PIN9（GPIO_P2_5）	PUL+	PWM脉冲信号输出

 

4.软件开发

4.1 首先根据https://help.aliyun.com/document_detail/184184.html?spm=a2c4g.11186623.6.701.d706566froCbj8的快速开始搭建好HaaS100的软件开发环境。

4.2 在solution/helloworld_demo.c中添加gpio和pwm的依赖:

## 第二部分：依赖信息
depends:
  - cli: dev_aos
  - osal_aos: dev_aos
  - haas100: dev_aos
  - gpio: dev_aos
  - pwm: dev_aos

4.3.在components/drivers/peripheral/gpio/gpio_example.c中增加电机相关控制代码

int vfs_gpio_motor_test(){
    int ret = 0;
    int fd = 0;
    int i=0;
    int val=0;
    char buffer[16];
    struct gpio_io_config config;

    fd = open("/dev/gpio", 0);
    ddkc_info("open gpio %s, fd:%d\\r\\n", fd >= 0 ? "success" : "fail", fd);


    if (fd >= 0) {
    		//驱动器是能端ENA+
        config.id = 18; //GPIO2_2
        config.config = GPIO_IO_OUTPUT | GPIO_IO_OUTPUT_PP;
        config.data = 0;
        ret = ioctl(fd, IOC_GPIO_SET, (unsigned long)&config);
        ddkc_info("gpio write %d return %d\\r\\n", config.data, ret);
        usleep(1000000);
        
        //驱动器是能端DIR+
        config.id = 19; //GPIO2_3
        config.config = GPIO_IO_OUTPUT | GPIO_IO_OUTPUT_PP;
        config.data = 1;
        ret = ioctl(fd, IOC_GPIO_SET, (unsigned long)&config);
        ddkc_info("gpio write %d return %d\\r\\n", config.data, ret);
        usleep(1000000);
    }
}



struct cli_command vfs_gpio_cli_cmds[] = {
    { "gpiot", "gpio test", vfs_gpio_cli_cmd, },
    { "gpio_out_pp", "gpio test output pp", vfs_gpio_motor_test, },
};

4.4.在components/drivers/peripheral/gpio/package.yaml中添加example

source_file:

- "src/*.c"

- "example/gpio_example.c" //要打开注释

4.5.编译和烧录

4.6.启动板子在串口中输入：

#控制gpio口
gpio_out_pp
#控制pwm脉冲输出，3表示PWM3,100HZ频率，持续输出10s
pwm 3 100 10  

5.结语

至此，步进电机已经可以转动了，通过调节频率以及DIR的高低电平变可以控制电机的转速和方向。另外在开发过程中有任何问题，欢迎在我们的官网：

https://haas.iot.aliyun.com/

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