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。
2 S1 @$ B- }  K& P: u      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。

% b- i% j( R) n! @9 B8 _

初始化程序如下参考：
8 J% ~) l& F2 x//TMC5160 SET       
3 n  G+ w9 e: ?        sendData(0xEC,0x000100C3);         //PAGE43:CHOPCONF: TOFF=3, HSTRT=4, HEND=1, TBL=2, CHM=0 (spreadcycle)
        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
2 v* H) r- i6 B  B1 W8 ^' V        sendData(0xF0,0x000C0000);        //PAGE43WMCONF
9 M' A. L/ e3 U: }9 Z7 H" W; K        sendData(0x93,0x000001F4);        //PAGE33:TPWM_THRS=500,对应切换速度35000=ca.30RPM       
/ m- h3 H. r: H        sendData(0xA4,6000);             //PAGE35:A1=6000 第一阶段加速度
        sendData(0xA5,150000);             //PAGE35:V1=150000加速度阀值速度V1
5 U) g% ]% c/ Z! e& p8 {/ T        sendData(0xA6,3000);             //PAGE35:AMAX=3000大于V1的加速度        
# [( ^# j$ p" x( S  _3 w: s' l        sendData(0xA7,600000);             //PAGE35:VMAX=600000      
        sendData(0xA8,4200);                        //PAGE35MAX=4200大于V1的减速度
9 F5 {0 @) Q! u0 l% a; e3 {        sendData(0xAA,8400);             //PAGE351=8400小于V1的减速度
/ w9 G7 B1 a- K# z/ R        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       
9 R. S8 s" h5 M$ K        sendData(0xEC,0x000100C3);         //PAGE46:CHOPCONF: TOFF=3, HSTRT=4, HEND=1, TBL=2, CHM=0 (spreadcycle)
: [7 w" o; h! o% j3 O        sendData(0x90,0x00061F0A);  //PAGE33:IHOLD_IRUN: IHOLD=10, IRUN=31 (max.current), IHOLDDELAY=6  
+ V! V7 a2 a8 ~1 B1 J2 Q# K* @        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
) u( j! j  ^! q( n+ r$ k: u        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
6 g$ \0 w8 W3 q8 }6 d8 t  X/ O        sendData(0xA6,5000);       //PAGE35:AMAX=500大于V1的加速度        
        sendData(0xA7,20000000);   //PAGE35:VMAX=200000      
! a* s1 Q' T4 t9 @/ C        sendData(0xA8,7000);                  //PAGE35MAX=700大于V1的减速度
        sendData(0xAA,14000);     //PAGE351=1400小于V1的减速度
- A1 R  {6 F; a1 p9 R        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       
" ]+ p; _3 ?; @6 _) `: v

初始化程序如下参考：
5 o3 c' t# I9 P6 ^$ K; h" T          /* USER CODE BEGIN 2 */
        SubdivisionSet(32);                //细分设置为32
+ A' [! j2 l) n6 A4 Y9 Z( W        ISet();                                        //电流设置
, G7 x3 P; s: c+ ~. M        HAL_GPIO_WritePin(STEP_GPIO_Port,STEP_Pin, GPIO_PIN_SET);
                                                                //STEP设置为高
        HAL_GPIO_WritePin(CFG5_GPIO_Port,CFG5_Pin, GPIO_PIN_RESET);
                                                                //CFG5设置为低
+ X  w$ Z* U* c( j/ M. \        HAL_GPIO_WritePin(CFG6_GPIO_Port,CFG6_Pin, GPIO_PIN_SET);
5 K  h" Y; v' h' D1 v8 T- Q  B                                                                //CFG6设置为高,保持电流减半
' n$ \5 e% {6 W5 N$ x0 Q9 F2 g2 `) \  /* USER CODE END 2 */

% t, A" p- G- q( q" O6 P1 U" g

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Kevin201707 发表于 2020-3-13 10:34
收藏，多谢！

, z- x' _! ]% S" g  n% p感谢支持

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

* N$ k* u8 c5 O* r* [, g感谢支持

已更新教程

" E- h! Z- O  \1 x( f8 R' i1 L1 h

一、概述

! v1 I7 m& y8 S1 |

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。

, m; I7 f+ N% C5 e8 x
" Y% i- `9 e/ V) t; G

* ?' S- T& w; p' r3 S

参数及特点：

+ {* H$ R' P' s7 d

1、TMC5160驱控芯片参数如下：

/ C4 p# `1 b% g9 q, T! q9 K

2、相步进电机高达20A线圈电流（外部 MOSFET）
3、运动控制器，具有 sixPointfile:///C:/Users/DELL/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif 斜坡
' y0 D/ u/ I, C4、步进/方向接口具有微步插值 microPlyerfile:///C:/Users/DELL/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif
8 U4 s( ~' j# {( d5、电压范围8VDC至60VDC
# }" z/ R- X: S6 D6、SPI和单线UART
7、编码器接口和两个基准开关输入
8、每个全步长的最高分辨率为256个微步
* c) \# H' r7 Z5 ?6 l9、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
3 L6 w# B7 f6 i* A2 I1 k11、spreadCycle高动态电机控制斩波器
2 X- H9 l( W7 I+ e) O6 S' T$ C12、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
14、coolStepfile:///C:/Users/DELL/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif电流控制，可实现高达75%节能
) ]0 r) X: S$ Y& X( n8 i. y: i, A  u15、无源制动和续流模式
16、全保护和诊断
; A& M; ^  w& j5 g9 [' v7 @+ s0 q: Y17、紧凑的尺寸9x9mm TQFP48/8mmx8mm QFN封装

' R* |3 I- W- A: q8 g" V7 q

应用
: H5 o0 g3 p( k) D+ V/ L; t1、机器人和工业驱动器
/ @1 |2 T4 C1 t0 `1 I5 w* F2、纺织、缝纫机
3、包装机械
( u) e2 T2 b) m, P! }# G, i. V4、工厂和实验室自动化
2 }7 U, J( A3 B% F( z. q7 B5、高速 3D 打印机
6、液体处理
7、医疗
- h4 w% W, N6 `  }' k! m  c' Y5 y4 t8、办公自动化
) W! [2 l& N* e7 S& _1 _" _9、有线闭路电视
* a6 P% E" {  i1 O10、自动取款机、现金回收
11、泵和阀门
) @! d9 R# Y) {# a' Q

二、硬件设计
1 l! \7 K, @8 r0 V硬件设计接口上：支持SPI或UART或脉冲+方向控制
* x1 H+ X  T6 G7 m原理图如下图所示：


3 Z2 M9 ?; J' [) _7 ^6 _0 E

主芯片部分：

% G( G! \& o/ J' l) G: Y  f3 ?0 I

补充说明：
SPI_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
; M3 c7 t. E4 ^6 L7 r9 lVCC：使用芯片内部5V输出电源；
# A+ ]6 H6 ], e% w- |+ l* `  w" ?8 DVCC_IO电源：使用外部5V电源；
+ ?( p5 @# p$ ~/ @! E  L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；
' W8 _0 l5 W8 ]/ ]1 f, V* h

电源及接电机接口部分如下图：

- r( f2 |, C$ `- d' J+ I

补充说明：

; G' y- T' f( G$ 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）；

电源保护：有条件的最好加防反接、TVS保护、以及保险丝等；

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

2 X5 _* s6 D  O; V

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；

MOS驱动电路：

, |% R( M; p4 A1 d! p  H, D( V. P