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。
0 A8 ~9 x1 g$ D0 L: c" G      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。

" \8 a: d4 E3 I* t

初始化程序如下参考：
//TMC5160 SET       
        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
        sendData(0xF0,0x000C0000);        //PAGE43WMCONF
% Q# h% X1 ~1 t6 b        sendData(0x93,0x000001F4);        //PAGE33:TPWM_THRS=500,对应切换速度35000=ca.30RPM       
; o$ y' x3 S0 K7 l$ e# D        sendData(0xA4,6000);             //PAGE35:A1=6000 第一阶段加速度
) o" n) s2 R2 q2 ^        sendData(0xA5,150000);             //PAGE35:V1=150000加速度阀值速度V1
$ W8 x& d' I8 @, R8 u        sendData(0xA6,3000);             //PAGE35:AMAX=3000大于V1的加速度        
        sendData(0xA7,600000);             //PAGE35:VMAX=600000      
( _; r) Z* V+ n7 \' h        sendData(0xA8,4200);                        //PAGE35MAX=4200大于V1的减速度
        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：
$ s1 T. ?4 d5 B. c- u! n        //TMC5160 SET       
        sendData(0xEC,0x000100C3);         //PAGE46: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  
, a9 Q9 p9 B3 Z; H. ?$ e        sendData(0x91,0x0000000A);  //PAGE33:TPOWERDOWN=10:电机静止到电流减小之间的延时
3 P9 s5 I! i: G        sendData(0x80,0x00000004);        //PAGE27:EN_PWM_MODE=1，使能
        sendData(0xF0,0x000C0000);  //PAGE43WMCONF
# T* j% m5 K& w( ^        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
. p: l. R- m. r, `- I7 \        sendData(0xA5,500000);     //PAGE35:V1=50000加速度阀值速度V1
& [3 P6 e7 _- j% E. a        sendData(0xA6,5000);       //PAGE35:AMAX=500大于V1的加速度        
! ]- Y3 H/ }( i        sendData(0xA7,20000000);   //PAGE35:VMAX=200000      
! ^* ^" z: q8 L0 a        sendData(0xA8,7000);                  //PAGE35MAX=700大于V1的减速度
        sendData(0xAA,14000);     //PAGE351=1400小于V1的减速度
" ?- S  G% `5 |/ u4 i2 y3 P. U6 d        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       
: H' D" j0 t# c% h* X) t2 M" \# o

初始化程序如下参考：
          /* USER CODE BEGIN 2 */
        SubdivisionSet(32);                //细分设置为32
, f+ {+ S# G4 `5 s  _        ISet();                                        //电流设置
) H2 ]; I* N; [+ E$ A        HAL_GPIO_WritePin(STEP_GPIO_Port,STEP_Pin, GPIO_PIN_SET);
                                                                //STEP设置为高
4 u% a; v" G+ N1 ^- a! B        HAL_GPIO_WritePin(CFG5_GPIO_Port,CFG5_Pin, GPIO_PIN_RESET);
                                                                //CFG5设置为低
  k/ [; o9 g5 B) r$ H! C7 Y" p        HAL_GPIO_WritePin(CFG6_GPIO_Port,CFG6_Pin, GPIO_PIN_SET);
- ~* I9 P1 ^) D& A9 S6 _                                                                //CFG6设置为高,保持电流减半
# ~' S) ^- {* q8 c9 w: d8 }, O% `  /* USER CODE END 2 */

# c! d: F9 x  t# J

收藏，多谢！

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Kevin201707 发表于 2020-3-13 10:34
4 K" r/ P. L; P收藏，多谢！

. x% p3 \- o  L感谢支持

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

感谢支持

已更新教程

4 S5 U# h6 X; [  ]- ^
' M2 c7 B& u  z( m1 X/ f2 V4 ~1 @. y

一、概述

' w, d. ^% Z: d# [, Y' k' z1 d4 X

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。

, C; m% i: b4 P4 i/ }" d7 V& ?5 {7 M

参数及特点：

1、TMC5160驱控芯片参数如下：

; X$ p6 I0 E. Y/ C6 {  J  Q# a

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
: \# r# O; c& r! ]2 Y4、步进/方向接口具有微步插值 microPlyerfile:///C:/Users/DELL/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif
5、电压范围8VDC至60VDC
: c, k8 R5 ]7 d  C, t' Z6、SPI和单线UART
5 Z. U8 _+ X" N5 V* j) N7、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! [$ v3 o$ a2 N9、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
11、spreadCycle高动态电机控制斩波器
12、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
' {2 t: F( l/ b6 w: Q  h15、无源制动和续流模式
16、全保护和诊断
/ p# P, {" d+ A* w: c% u17、紧凑的尺寸9x9mm TQFP48/8mmx8mm QFN封装

( Y, E3 f+ X$ J3 X

应用
; ]3 a! Y& u4 ^( v9 `1、机器人和工业驱动器
; C- B: X" K- M4 |7 z' }, y2、纺织、缝纫机
) m* G/ a: y- A- f0 _2 K3、包装机械
8 P3 T9 l4 S4 I4、工厂和实验室自动化
5、高速 3D 打印机
2 n# x2 S8 K/ d" p6、液体处理
: f1 j1 ?5 K. V( N: f% m0 ?/ M) C! b7、医疗
8、办公自动化
9、有线闭路电视
9 U3 M) }, r' D+ Q$ y10、自动取款机、现金回收
11、泵和阀门
" p9 k& o5 r' z5 t7 u6 x1 }* E
  O. ]% o+ w; W; v* u  M6 i) l

二、硬件设计
硬件设计接口上：支持SPI或UART或脉冲+方向控制
! x# k9 |4 s0 e- S. f' A" u原理图如下图所示：
3 w: Z# W, `+ J, n

主芯片部分：

+ ~# x) K" g6 L7 ]; U

补充说明：
% `5 j/ Y6 l8 h) k* lSPI_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
9 C+ ~9 t, X) r0 P4 M: NVCC：使用芯片内部5V输出电源；
* @9 W2 T  ~8 v( i: |! uVCC_IO电源：使用外部5V电源；
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；
" G2 F7 x7 C% d6 E9 E' ]

电源及接电机接口部分如下图：

3 \+ M0 X/ Z: e3 u6 a

, }5 s  w2 [/ b- g& \) k/ S

3 Y' r. K* w% {

补充说明：

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 j0 ?, l# N/ ]. C4 s  {

电源保护：有条件的最好加防反接、TVS保护、以及保险丝等；

: e, L; {7 k5 U/ i$ b1 B

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

. [$ Z5 B! {8 P7 h# u

1 }( N+ i2 |* b$ N

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：

; Y% x5 p7 Y, z* t5 B

4 W* ]* w! `  _) m! c; i1 l; C# b