【XR806开发板试用】跑个步进电机

来源开发板试用-跑个步进电机

从垃圾堆里翻出来个电机，今天就玩它好了，对于电机的理解已经全部还给了大学老师，所以打算先研究一番：

百度了一下，这个东西学名叫作四相五线步进电机，电机就是这个圆陀陀，板子是他的驱动器。板载芯片是ULN2003，TI出品。查了一下技术文档，就是一个集成的达令顿管放大器。

很早以前就了解过：步进电机是吃脉冲信号工作，转化信号成相应的角位移和线位移。输入一个脉冲信号，转子就转动一个角度或前进一步，其输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。因此，步进电动机又称脉冲电动机。

步进电机相对于其它控制用途电机的最大区别是，它接收数字控制信号（电脉冲信号）并转化成与之相对应的角位移或直线位移。也就是说，它本身就可以把信号转化成运动。而且它可开环位置控制，输入一个脉冲信号就得到一个规定的位置增量，与传统的直流控制系统相比,其成本明显减低，几乎不必进行系统调整。所以他给我们带来了很大的方便。要是想要他执行起来也很简单，只要控制脉冲的数量、频率和电机绕组的相序,即可获得所需的转角、速度和方向。

从具体的硬件来看，我这里需要接六条线才能让这个电机跑起来，电源端口就不说了，IN1~IN4这四个通道口要怎么输入信号才是问题所在。

如上就是内部原理图，右侧四个开关其实就是我们的四个信号端口。右侧ABCD为定子，上面绕有线圈，为四相，与之相对应的对面四个定子上面也有线圈，相对应的两个定子之间线圈是相互连接形成一个绕组。

下面来分析一种运行模式，单四拍运行：假如说现在我闭合0对着的那个开关，则由高中学过的电能生磁原理，0对应的线圈就会产生磁力，同时他的下端，也就是对应的B线圈，也就一起导通了。接下来B断开，C导通产生磁力，1和C（这里指的是右上角那个端）就会因为两者间夹角最小而互相吸引靠近，吸引过去后C断开，D通电，继续把离他最近的2吸引过去，如此一来类推下去就形成了一个逆时针旋转的过程。

上述过程直到0被吸引到A相时，就是一个周期的完成，旋转角度为360/8=45度。

还有其他控制方法，如双拍工作、单双拍工作等等，可以根据需求调节精度速度等等···决定先放一边，适当做点容易让人有成就感的事情：用代码实现这个过程，把舵机跑起来。

了解了原理就用最简单的方法去实现好了。主要代码如下：

IoTGpioSetOutputVal(12,0);
    IoTGpioSetOutputVal(13,0);
    IoTGpioSetOutputVal(19,1);
    IoTGpioSetOutputVal(20,1);
    OS_MSleep(2);
        IoTGpioSetOutputVal(12,1);
    IoTGpioSetOutputVal(13,0);
    IoTGpioSetOutputVal(19,0);
    IoTGpioSetOutputVal(20,1);
    OS_MSleep(2);
        IoTGpioSetOutputVal(12,1);
    IoTGpioSetOutputVal(13,1);
    IoTGpioSetOutputVal(19,0);
    IoTGpioSetOutputVal(20,0);
    OS_MSleep(2);
        IoTGpioSetOutputVal(12,0);
    IoTGpioSetOutputVal(13,1);
    IoTGpioSetOutputVal(19,1);
    IoTGpioSetOutputVal(20,0);
    OS_MSleep(2);

像前面几篇一样，烧录程序，将对应IO连接上驱动板后，通上电，电机就正常工作了。

当然光转起来有些过于简单了，所以打算加一些可控元素进去，也方便后面做各种开发。于是又从垃圾堆里翻到了这个：

用翻出来的示波器研究了一下（没有万用表555），可以理解为由上下、左右两个方向的滑动变阻器和一个按键组成，总共三个信号输出口。保持在中间位置的时候测得是2.5v，移动向两边就是0跟5v，按下就是按钮。

既然是输出模拟信号最合理就是用ADC检测，无奈鸿蒙1.x.x的版本貌似都还没适配好806的接口，hal库的代码也找不到说明文档，用hal库尝试配置了一下ADC一直没成功，只能放到后面解决了。。。

所以最终决定还是用GPIO接口去读电平高低，具体代码如下：

BUILD.gn

#Create by Randolph.


import("//device/xradio/xr806/liteos_m/config.gni")

static_library("app_Stepper") 
{
   configs = []

   sources = ["main.c",]

   cflags = board_cflags

   include_dirs = board_include_dirs
   include_dirs += [
      "//kernel/liteos_m/kernel/arch/include",
      "//base/iot_hardware/peripheral/interfaces/kits",
            "//device/xradio/xr806/xr_skylark/src/rom/rom_bin/src/driver",
   ]
}

main.c

//Create by Randolph

#include <stdio.h>
#include "kernel/os/os.h"
#include "ohos_init.h"
#include "iot_gpio.h"


static OS_Thread_t g_main_thread;

unsigned char mode;

static void gpio_init(void)
{
    IoTGpioInit(11);
    IoTGpioInit(12);
    IoTGpioInit(13);
    IoTGpioInit(19);
    IoTGpioInit(20);
    IotGpioDir dir;
            IoTGpioSetDir(11, IOT_GPIO_DIR_IN);
    IoTGpioGetDir(11, &dir);
        IoTGpioSetDir(12, IOT_GPIO_DIR_OUT);
        IoTGpioSetDir(13, IOT_GPIO_DIR_OUT);
        IoTGpioSetDir(19, IOT_GPIO_DIR_OUT);
        IoTGpioSetDir(20, IOT_GPIO_DIR_OUT);
}

static void Servo_mode(unsigned char mode)
{
    if (mode == 1)
    {
            IoTGpioSetOutputVal(12,0);
    IoTGpioSetOutputVal(13,0);
    IoTGpioSetOutputVal(19,1);
    IoTGpioSetOutputVal(20,1);
    OS_MSleep(2);
        IoTGpioSetOutputVal(12,1);
    IoTGpioSetOutputVal(13,0);
    IoTGpioSetOutputVal(19,0);
    IoTGpioSetOutputVal(20,1);
    OS_MSleep(2);
        IoTGpioSetOutputVal(12,1);
    IoTGpioSetOutputVal(13,1);
    IoTGpioSetOutputVal(19,0);
    IoTGpioSetOutputVal(20,0);
    OS_MSleep(2);
        IoTGpioSetOutputVal(12,0);
    IoTGpioSetOutputVal(13,1);
    IoTGpioSetOutputVal(19,1);
    IoTGpioSetOutputVal(20,0);
    OS_MSleep(2);
    }
    else if (mode == 0)
    {
        IoTGpioSetOutputVal(12,0);
    IoTGpioSetOutputVal(13,1);
    IoTGpioSetOutputVal(19,1);
    IoTGpioSetOutputVal(20,0);
    OS_MSleep(2);    
        IoTGpioSetOutputVal(12,1);
    IoTGpioSetOutputVal(13,1);
    IoTGpioSetOutputVal(19,0);
    IoTGpioSetOutputVal(20,0);
    OS_MSleep(2);
        IoTGpioSetOutputVal(12,1);
    IoTGpioSetOutputVal(13,0);
    IoTGpioSetOutputVal(19,0);
    IoTGpioSetOutputVal(20,1);
    OS_MSleep(2);    
            IoTGpioSetOutputVal(12,0);
    IoTGpioSetOutputVal(13,0);
    IoTGpioSetOutputVal(19,1);
    IoTGpioSetOutputVal(20,1);
    OS_MSleep(2);
    }
}

static void MainThread(void *arg)
{   
    while (1) {
        IoTGpioGetInputVal(11,&mode);
        Servo_mode(mode);
    }
}

void Stepper_TestMain(void)
{
    printf("Test Start\n");
    gpio_init();

    if (OS_ThreadCreate(&g_main_thread,"MainThread",MainThread, NULL, OS_THREAD_PRIO_APP, 4096) != OS_OK) 
    {
        printf("[ERR] Create HelloWorld_Task Failed\n");
    }
}

SYS_RUN(Stepper_TestMain);

点击看看效果

至于为什么要顶个风扇叶呢，一方面是方便观察转动，另一方面也算是致敬一张大部分程序员应该都见过的图：

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