基于STM32F0+Trinamic智能步进驱动芯片TMC5160(最高20A)参考原理PCB图/代码等开源汇总分享

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代码：KEIL MDK5.2以上打开

       TRINAMIC TMC5160是一款高功率步进电机控制器和驱动器IC，带串行通信接口。该器件结合了一个灵活的斜坡发生器，用于以先进的步进电机驱动器实现自动目标定位且外置MOSFETs带有StealthChop、SpreadCycle静音防抖动技术，使用外部晶体管可实现高动态、高扭矩驱动、TMC5160控制/驱动智能IC使步进电机性能更强大。
+ x) _  X# t, R, E3 |5 ~      基于TRINAMIC的复杂的spreadCycle 和 stealthChop斩波器，该驱动器可确保绝对无噪声工作能力及最高能效和最佳电机扭矩。高集成度、高能效和小巧的外形尺寸实现小型化和可扩展的系统，适用于高性价比解决方案。完整的解决方案最大限度地缩短了学习曲线，同时提供高性能。

/ c* c, m  P1 V$ Z

初始化程序如下参考：
//TMC5160 SET       
0 M$ `5 K0 P9 u        sendData(0xEC,0x000100C3);         //PAGE43:CHOPCONF: TOFF=3, HSTRT=4, HEND=1, TBL=2, CHM=0 (spreadcycle)
) Z/ U- b7 _/ Y6 z5 s  v8 l0 X        sendData(0x90,0x00061F0A);         //PAGE33:IHOLD_IRUN: IHOLD=10, IRUN=31 (max.current), IHOLDDELAY=6  
# ^9 Y( \9 G" f" b) c( L        sendData(0x91,0x0000000A);        //PAGE33:TPOWERDOWN=10:电机静止到电流减小之间的延时
( y& E; t! v# O" P) A2 J- v        sendData(0x80,0x00000004);        //PAGE27:EN_PWM_MODE=1，使能
        sendData(0xF0,0x000C0000);        //PAGE43WMCONF
3 p, w/ `3 t7 F& c- U& Q1 ?        sendData(0x93,0x000001F4);        //PAGE33:TPWM_THRS=500,对应切换速度35000=ca.30RPM       
        sendData(0xA4,6000);             //PAGE35:A1=6000 第一阶段加速度
5 C! E7 F! d; m) H( ?+ ^        sendData(0xA5,150000);             //PAGE35:V1=150000加速度阀值速度V1
; o0 p9 U. e" W, B7 h6 j8 s1 I        sendData(0xA6,3000);             //PAGE35:AMAX=3000大于V1的加速度        
        sendData(0xA7,600000);             //PAGE35:VMAX=600000      
1 i  e% ]" R! X+ F+ ^( _        sendData(0xA8,4200);                        //PAGE35MAX=4200大于V1的减速度
, [9 m! S7 C* z2 V6 i2 K, ]! h8 w" _        sendData(0xAA,8400);             //PAGE351=8400小于V1的减速度
        sendData(0xAB,10);                     //PAGE35:VSTOP=10停止速度，接近于0

初始化程序如下参考：
        //TMC5160 SET       
        sendData(0xEC,0x000100C3);         //PAGE46:CHOPCONF: TOFF=3, HSTRT=4, HEND=1, TBL=2, CHM=0 (spreadcycle)
; `4 s9 o# Z. }        sendData(0x90,0x00061F0A);  //PAGE33:IHOLD_IRUN: IHOLD=10, IRUN=31 (max.current), IHOLDDELAY=6  
        sendData(0x91,0x0000000A);  //PAGE33:TPOWERDOWN=10:电机静止到电流减小之间的延时
        sendData(0x80,0x00000004);        //PAGE27:EN_PWM_MODE=1，使能
        sendData(0xF0,0x000C0000);  //PAGE43WMCONF
        sendData(0x93,0x000001F4);  //PAGE33:TPWM_THRS=500,对应切换速度35000=ca.30RPM
        sendData(0xA4,10000);      //PAGE35:A1=1000 第一阶段加速度
        sendData(0xA5,500000);     //PAGE35:V1=50000加速度阀值速度V1
        sendData(0xA6,5000);       //PAGE35:AMAX=500大于V1的加速度        
        sendData(0xA7,20000000);   //PAGE35:VMAX=200000      
        sendData(0xA8,7000);                  //PAGE35MAX=700大于V1的减速度
- w# n0 Z; h+ j) C        sendData(0xAA,14000);     //PAGE351=1400小于V1的减速度
8 h6 e# Q1 u: h* u4 S) ~        sendData(0xAB,100);       //PAGE35:VSTOP=10停止速度，接近于0       
        sendData(0xA0,0);                  //PAGE35:RAMPMODE=0位置模式，使用所有A、V、D参数       
" r; \7 L' |, e4 a/ {

初始化程序如下参考：
" U" f0 C6 a' a: Y0 L          /* USER CODE BEGIN 2 */
# O# G! P0 t& @  F3 }' S        SubdivisionSet(32);                //细分设置为32
        ISet();                                        //电流设置
        HAL_GPIO_WritePin(STEP_GPIO_Port,STEP_Pin, GPIO_PIN_SET);
( q6 p3 i1 V+ l; B4 D7 ~5 J                                                                //STEP设置为高
        HAL_GPIO_WritePin(CFG5_GPIO_Port,CFG5_Pin, GPIO_PIN_RESET);
                                                                //CFG5设置为低
        HAL_GPIO_WritePin(CFG6_GPIO_Port,CFG6_Pin, GPIO_PIN_SET);
                                                                //CFG6设置为高,保持电流减半
: f2 d( }; Y1 _5 O  /* USER CODE END 2 */

收藏，多谢！

感謝分享 , 收藏學習中

Kevin201707 发表于 2020-3-13 10:34
5 q1 S9 p1 s. F- H$ Q收藏，多谢！

感谢支持

jeffhe1 发表于 2020-3-13 11:30
感謝分享 , 收藏學習中

# _; c7 m1 P* N; u( ]0 e/ `6 c# m& Z感谢支持

已更新教程

* I# w  w$ D* D7 `8 d" c9 U
6 l9 _! y+ f3 U$ Y/ y" n$ T

一、概述

  U3 }6 g8 g; M3 a! D) H4 a: j: M8 K1 ~

TMC5160是一款高功率步进电机控制器和驱动器IC，带串行通信接口。该器件结合了一个灵活的斜坡发生器，用于以先进的步进电机驱动器实现自动目标定位且外置MOSFETs带有StealthChop、SpreadCycle静音防抖动技术，使用外部MOS管可实现高动态、高扭矩驱动、TMC5160控制/驱动智能IC使步进电机性能更强大。将强大的步进电机驱动器和专用运动控制器集成在一块芯片上，将数字信息直接转换为平滑，精确，可靠的物理运动。这种带有串行通信接口的新型单轴步进电机驱动器IC专为具有外部MOSFET的2相步进电机而设计，每个线圈的电机电流可达20A, 电压范围8V到60VDC。

4 Q1 b$ F7 q1 A+ V$ B' i
  E, T% q/ H/ E8 ~: v

2 [2 {: X5 R/ J+ ^. S

参数及特点：

1、TMC5160驱控芯片参数如下：

2、相步进电机高达20A线圈电流（外部 MOSFET）
% |9 b' g8 {3 I$ a, \3、运动控制器，具有 sixPointfile:///C:/Users/DELL/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif 斜坡
9 Z0 D2 D& a& W1 G6 m# H4、步进/方向接口具有微步插值 microPlyerfile:///C:/Users/DELL/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif
" p7 d, T' D6 Y% C6 J- @! l5、电压范围8VDC至60VDC
6、SPI和单线UART
0 ]9 M( y5 [- h- z; \- I* T7、编码器接口和两个基准开关输入
0 ~! b' [$ G3 }8、每个全步长的最高分辨率为256个微步
& z% S0 d/ x; u4 _7 c" [) l4 g9、stealthChop2file:///C:/Users/DELL/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif静音工作和平滑运动
10、用于中等范围共振抑制谐振
1 t# W, _1 A0 Y11、spreadCycle高动态电机控制斩波器
7 z: z6 T! t9 I: ?8 w12、dcStepfile:///C:/Users/DELL/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif负载相关速度控制
13、stallGuard2file:///C:/Users/DELL/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif高精度无传感器电机负载检测
& J5 T* R# k6 U1 d$ p14、coolStepfile:///C:/Users/DELL/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif电流控制，可实现高达75%节能
2 {+ J  \4 ~$ \& Q' N5 N15、无源制动和续流模式
16、全保护和诊断
) N" }8 ]  A& X9 Q17、紧凑的尺寸9x9mm TQFP48/8mmx8mm QFN封装

- m! n0 c. @! w$ X* `' W

应用
; j) A; b. D7 S$ I+ A* a' I( @1、机器人和工业驱动器
+ P" D9 l1 L9 h# T/ {8 l# s. }6 n2、纺织、缝纫机
, T) S6 K" W) s# D" f# E3、包装机械
' C) n  O& x6 m0 q; N4、工厂和实验室自动化
2 V6 N# F/ u$ Q1 A+ V- ]% F5、高速 3D 打印机
6、液体处理
/ V6 O- f& u3 N+ `6 t! e" F* M7、医疗
; k* k. ~8 n/ s; N! U8 B6 J8、办公自动化
6 i: f0 A0 ?# `- m  h9、有线闭路电视
10、自动取款机、现金回收
, I' q9 G: N% d- Z) o/ g; V11、泵和阀门
" ]# F- h9 t8 _8 q! q8 O4 b

$ P8 Z5 f& y( u# v0 p

二、硬件设计
硬件设计接口上：支持SPI或UART或脉冲+方向控制
8 O5 a% S% D4 u3 L原理图如下图所示：
; N4 E" M1 h7 y9 W9 n. o; P8 _

主芯片部分：

补充说明：
/ E! s: A8 R* Q% d. w2 _3 XSPI_MODE、SD_MODE:对应的J10、J11通过跳线帽选择高、低电平选择不同模式
) j% B1 \* v* YVCC：使用芯片内部5V输出电源；
VCC_IO电源：使用外部5V电源；
! a' b# u3 J% ^- ~4 k; |9 y如果都使用外部5V电源可选择外部的，可降低芯片的发热和功耗；

电源及接电机接口部分如下图：

+ n" ~+ u: R1 [% U) I1 b8 Z

+ X0 s. z: a6 K  g! y- z

补充说明：

+ m- |3 [  z7 Z1 l- H$ s

母线电容CE1选择：一般是1A对应100uF左右（有条件的尽可能大）；

5 F; K7 n8 N* j6 U8 C

电源保护：有条件的最好加防反接、TVS保护、以及保险丝等；

6 W% A7 q: Y, g5 p2 X. t

电机接口：如果对EMC要求较高的，最好加些滤波和保护，参考电路如下图

! ]) D- J, J7 s! ~8 K3 p7 i0 J

SPI接口：

补充说明：

CSN：为SPI接口选择不同的MCU引脚（SPI+SD：为SPI模式有效）；

SPI接口：SPI+SD：为SPI模式有效；

CFG细分设置接口：SPI+SD：为脉冲+方向控制模式才有效；

6 h' I) N0 f' t

MOS驱动电路：

% u: t6 U" N9 U, {" _

% {+ o$ f: i: q% X- \7 R" e4 ^