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軟件平臺: MounRiver Studio(MRS)，硬件平臺: CH32V103開發(fā)板、ULN2003步進電機驅(qū)動板、28BYJ-48步進電機，使用GPIO進行步進電機控制。
1. ULN2003和28BYJ-48簡介
ULN2003是高耐壓、大電流復合晶體管陣列，由七個硅NPN 復合晶體管組成，每一對達林頓都串聯(lián)一個2.7K 的基極電阻，在5V 的工作電壓下它能與TTL 和CMOS 電路直接相連，可以直接處理原先需要標準邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。
ULN2003是大電流驅(qū)動陣列,多用于單片機、智能儀表、PLC、數(shù)字量輸出卡等控制電路中�？芍苯域�(qū)動繼電器等負載。
輸入5VTTL電平，輸出可達500mA/50V。
ULN2003是高耐壓、大電流達林頓系列,由七個硅NPN達林頓管組成。 該電路的特點如下: ULN2003的每一對達林頓都串聯(lián)一個2.7K的基極電阻,在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路 直接相連,可以直接處理原先需要標準邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。
關于步進電機，此處所用電機型號為28BYJ-48（步進電機），減速比為1:64，步進腳為5.625/64度，如果需要轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動一圈，那么需要 360/5.625*64=4096 個脈沖信號。
步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行設備。步進電機驅(qū)動信號為脈沖信號，當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（即步進角）。
我們可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時我們可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的
2. 硬件連接
CH32V103開發(fā)板與ULN2003步進電機驅(qū)動板的連接方式如下：
PB6連接驅(qū)動板的IN1引腳
PB7連接驅(qū)動板的IN2引腳
PB8連接驅(qū)動板的IN3引腳
PB9連接驅(qū)動板的IN4引腳
3. MRS中開發(fā)流程
1）首先新建一個CH32V103C8T6 的工程，這個要與對應芯片對應
上圖最下方紅框中是對選中芯片的資源的簡單介紹，方便查詢
2) 新建完工程之后，我們打開main.c文件，可以看到主函數(shù)只是一些初始化和串口打印，我們自己的主函數(shù)邏輯可以添加在打印下面就可以了；
3) 新建一個hardware的文件夾，右鍵工程new->folder,填寫文件名，點擊finish即可，我們可以以同樣的方式在hardware目錄下再新建SD目錄，SPI目錄，條理清晰。
4) 在SPI目錄下，New>Source File，填寫文件名gpio.c，內(nèi)容是電機初始化函數(shù)以及調(diào)速轉(zhuǎn)向停止函數(shù)，在新建個gpio.h文件用來聲明函數(shù)，這個新的頭文件需要添加到頭文件尋址路徑中，點擊菜單欄工程屬性配置按鈕，在彈出的頁面中，如下圖，點擊綠色加號添加路徑即可
驅(qū)動代碼如下:
- #include "gpio.h"
- #include "debug.h"
- //#define N 4
- #define N 8
- //步進電機正反轉(zhuǎn)數(shù)組 數(shù)組的值，即對應GPIO引腳的值
- //單四拍
- //uint16_t phasecw[4] ={0x0200,0x0100,0x0080,0x0040};// D-C-B-A.（9-8-7-6）
- //uint16_t phaseccw[4]={0x0040,0x0080,0x0100,0x0200};// A-B-C-D.（6-7-8-9）
- ////雙四拍
- //uint16_t phasecw[4] ={0x0300,0x0180,0x00C0,0x0240};// DC-CB-BA-AD.
- //uint16_t phaseccw[4]={0x00C0,0x0180,0x0300,0x0240};// AB-BC-CD-DA.
- //四相八拍
- uint16_t phasecw[8] ={0x0200,0x0300,0x0100,0x0180,0x0080,0x00C0,0x0040,0x0240};// D-DC-C-CB-B-BA-A-AB.
- uint16_t phaseccw[8]={0x0040,0x00C0,0X0080,0x0180,0x0100,0x0300,0x0200,0x0240};// A-AB-B-BC-C-CD-D-DA.
- //電機初始化函數(shù)
- void Moto_Init(void)
- {
- //步進電機初始化
- // IN1: PB6 a
- // IN2: PB7 b
- // IN3: PB8 c
- // IN4: PB9 d
- GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
- RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
- GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9 ;
- GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
- GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
- GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
- GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 |GPIO_Pin_8 |GPIO_Pin_9 );
- }
- //電機正轉(zhuǎn)函數(shù)
- //其中，speed的值越大，速度越慢，值越小，速度越快，speed相當于調(diào)節(jié)脈沖速度
- //轉(zhuǎn)動速度和脈沖頻率成正比，在此處，延時越小，頻率越高
- void Motorcw(u8 speed)
- {
- uint8_t i=0;
- for(i=0;i<N;i++)
- {
- GPIO_Write(GPIOB,phasecw[i]);
- Delay_Ms(speed);
- }
- }
- //電機反轉(zhuǎn)函數(shù)
- void Motorccw(u8 speed)
- {
- uint8_t i;
- for(i=0;i<N;i++)
- {
- GPIO_Write(GPIOB,phaseccw[i]);
- Delay_Ms(speed);
- }
- }
- //電機停止函數(shù)
- void MotorStop(void)
- {
- //GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 |GPIO_Pin_8 |GPIO_Pin_9 );
- GPIO_Write(GPIOB,0x0000);
- }
- //電機正轉(zhuǎn)角度
- void Motorcw_angle(int angle,int speed)
- {
- int i,j;
- j=(int)(angle/0.70312);
- for(i=0;i<j;i++)
- {
- Motorcw(speed);
- }
- }
- //電機反轉(zhuǎn)角度
- void Motorccw_angle(int angle,int speed)
- {
- int i,j;
- j=(int)(angle/0.70312);
- for(i=0;i<j;i++)
- {
- Motorccw(speed);
- }
- }
主函數(shù)可以調(diào)用我們驅(qū)動中的正反轉(zhuǎn)函數(shù)來說實現(xiàn)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); //步進電機正轉(zhuǎn)角度函數(shù)
- MotorStop();
- Delay_Ms(1000);
- Motorccw_angle(360,5); //步進電機反轉(zhuǎn)角度函數(shù)
- MotorStop();
- Delay_Ms(1000);
- }
代碼編輯完成，點擊菜單欄編譯按鈕，在console窗口查看編譯結(jié)果，無錯誤，就可以進入到調(diào)試去驗證邏輯，點擊菜單欄調(diào)試按鈕，如果運行現(xiàn)象和理論不一致，可以通過左下角反匯編窗口，斷點，外設寄存器，內(nèi)核寄存器這幾個窗口來配合查找邏輯BUG
小提示，當程序運行到 HardFault_Handler 函數(shù)，可以觀察Rregister窗口的mepc，mtval,mcause三個寄存器，分別代表，進入硬件錯誤中斷前的pc,cpu取到的值，以及進入異常的原因。
4. 驗證
將編譯好的程序下載到開發(fā)版并復位，通過邏輯分析儀對這幾個GPIO引腳進行波形采集，具體如下圖。將開發(fā)板、步進電機驅(qū)動板、步進電機連接起來，可看到電機進行正反轉(zhuǎn)。
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