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。
% |# r0 D! Y) j+ P  B      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。

9 j% r- x2 u* ^" r- ]% \0 Y

初始化程序如下参考：
- Q  ^- [0 |7 U) M; q* g* E//TMC5160 SET       
* L5 C; d% @3 S! T        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  
/ \2 d# z, a# c5 C2 f        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       
  V2 @6 l6 e$ e0 W7 n        sendData(0xA4,6000);             //PAGE35:A1=6000 第一阶段加速度
6 f# L6 A+ ~  a. [. \        sendData(0xA5,150000);             //PAGE35:V1=150000加速度阀值速度V1
        sendData(0xA6,3000);             //PAGE35:AMAX=3000大于V1的加速度        
        sendData(0xA7,600000);             //PAGE35:VMAX=600000      
        sendData(0xA8,4200);                        //PAGE35MAX=4200大于V1的减速度
  f/ f+ t- F6 q4 n. T5 R4 \. h        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)
        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
6 A3 p9 _/ @7 }        sendData(0x93,0x000001F4);  //PAGE33:TPWM_THRS=500,对应切换速度35000=ca.30RPM
: W2 ~% |; f; m* L" ~1 ^3 D$ l5 j0 R4 y  `        sendData(0xA4,10000);      //PAGE35:A1=1000 第一阶段加速度
8 @- ^/ f, J+ W# N        sendData(0xA5,500000);     //PAGE35:V1=50000加速度阀值速度V1
% Y& ^$ V: C; n! g/ `6 S6 e        sendData(0xA6,5000);       //PAGE35:AMAX=500大于V1的加速度        
        sendData(0xA7,20000000);   //PAGE35:VMAX=200000      
( Y9 F' h, j' J! I) w( _        sendData(0xA8,7000);                  //PAGE35MAX=700大于V1的减速度
, Z4 ~; L6 `4 Q/ I: I0 K$ ?- x        sendData(0xAA,14000);     //PAGE351=1400小于V1的减速度
        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       

初始化程序如下参考：
# \; O$ j5 s) p9 u. Z          /* USER CODE BEGIN 2 */
        SubdivisionSet(32);                //细分设置为32
) ]7 a! _: p# s- k- e8 Y/ u  r        ISet();                                        //电流设置
        HAL_GPIO_WritePin(STEP_GPIO_Port,STEP_Pin, GPIO_PIN_SET);
: h' o) l; a& |$ V( k$ G                                                                //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
# `- u- _0 \/ ?' N! |  /* USER CODE END 2 */
: M# P, x3 e, @3 g4 h! x& w

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Kevin201707 发表于 2020-3-13 10:34
0 J+ L: N& F9 {/ D% [' d4 M* ^收藏，多谢！

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jeffhe1 发表于 2020-3-13 11:30
4 [/ p; e; q) t4 _$ |感謝分享 , 收藏學習中

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一、概述

  f0 E, |1 a2 \5 i5 Y% i+ [

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。

参数及特点：

2 ~8 w" J5 ?. b" @. }  Q: Z2 G' q

1、TMC5160驱控芯片参数如下：

7 W6 c) d2 \1 q1 |# e9 j$ O

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
4、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
6、SPI和单线UART
, ~- v: D( j2 `4 U7、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
9、stealthChop2file:///C:/Users/DELL/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif静音工作和平滑运动
7 v0 q% M# b6 W( k: q3 s% M10、用于中等范围共振抑制谐振
  U8 L/ d* q% v% k0 G9 Z) |8 i4 Y11、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
15、无源制动和续流模式
16、全保护和诊断
17、紧凑的尺寸9x9mm TQFP48/8mmx8mm QFN封装

1 ^( C% ^2 _$ @6 m" V! V" ]

应用
1、机器人和工业驱动器
% Y" |; F& }4 y3 w. ?2、纺织、缝纫机
) L/ o) D& v2 x. q2 J+ R. s3、包装机械
4、工厂和实验室自动化
5、高速 3D 打印机
6、液体处理
4 r# p8 H; T, g; F5 C" e7、医疗
' x; b! w  P. g( B8、办公自动化
* F# O" F6 x3 W- ]0 @9、有线闭路电视
0 N* p9 L& _& w' w/ E10、自动取款机、现金回收
11、泵和阀门

/ f( W9 z2 B4 ?1 D
( p1 r: p3 ?1 E. {0 g. g) @, k

二、硬件设计
# x# ]% Q  a9 w" h* I5 f, t硬件设计接口上：支持SPI或UART或脉冲+方向控制
原理图如下图所示：
  [$ c4 k) G1 _: k

' I2 |* c& Y1 w5 B9 n

主芯片部分：

, y# y# r$ X$ M7 r

9 F$ T9 k, L5 ]1 L# _" B' j

补充说明：
/ n& l' {" Q5 m9 W( o& [/ hSPI_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
VCC：使用芯片内部5V输出电源；
VCC_IO电源：使用外部5V电源；
! {( [, _8 {! B: L' T$ |) H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；

1 I; Q5 a( h# T4 p

电源及接电机接口部分如下图：

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）；

6 Y% k# Q" O. v8 s- v0 Q: K

电源保护：有条件的最好加防反接、TVS保护、以及保险丝等；

& M7 l8 C2 ?# P: @. N

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

$ y- z- P3 {6 g/ a; Q3 Y$ y

SPI接口：

2 Q( Y! G2 j$ E* ~

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：

9 h. i% `, u9 i5 y8 a& p