【Mini-F5375-OB开发板评测】步进电机的驱动和控制

本文介绍了灵动 Mini-F5375-OB 开发板实现 28BYJ-48 步进电机驱动，以及旋转角度、旋转速度的精确控制的项目设计。

项目介绍

• 灵动 Mini-F5375-OB 开发板结合 ULN2003 步进电机驱动板实现 28BYJ-48 步进电机的转动；
• 通过 4 相 8 拍调节，实现步数与旋转角度的转换，进而精确控制步进电机的旋转角度和速度（相位切换延时）。

28BYJ-48 步进电机

参数

驱动器

28BYJ-48 步进电机通常采用 ULN2003 驱动器驱动。

ULN2003 是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品，具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点，适应于各类要求高速大功率驱动的系统。

ULN2003A 由 7 组达林顿晶体管阵列和相应的电阻网络以及钳位二极管网络构成，具有同时驱动 7 组负载的能力，为单片双极型大功率高速集成电路。ULN2003 一般用于小型步进电机驱动。

详见：ULN2003A Datasheet - TI . 硬石科技 .

驱动方式

八拍驱动模式控制顺序表

参数说明

• 步距角：28BYJ-48 电机的步距角为 5.625°/步；
• 细分：通常使用 8 细分，实际步距角为 0.703125°/步（5.625 / 8）；
• 总步数：电机完成一圈（360°）所需的步数为 512 步（360 / 0.703125）.

考虑到步进电机齿轮设计公差等因素，单圈步数需根据实际情况调整。

硬件连接

工程创建

复制官方 Demo 例程 GPIO_LED_Toggle ，并保存于同一文件夹，以便后续库文件的调用；

工程路径：LibSamples_MM32F5370_V0.10.3\Samples\LibSamples\GPIO\GPIO_StepMotor .

流程图

工程代码

主要包括步进电机驱动函数、头文件、主函数三部分。

步进电机驱动函数

#include "hal_gpio.h"
#include "platform.h"
#include <stdlib.h>

void Stepper_GPIO_Init(void) 
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA, ENABLE);

    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_High;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3);
}

const uint8_t phase_table[8][4] = 
{
    {1, 0, 0, 0}, // A
    {1, 1, 0, 0}, // A+B
    {0, 1, 0, 0}, // B
    {0, 1, 1, 0}, // B+C
    {0, 0, 1, 0}, // C
    {0, 0, 1, 1}, // C+D
    {0, 0, 0, 1}, // D
    {1, 0, 0, 1}  // D+A
};

void Stepper_Step(int32_t steps, uint16_t delay_ms) 
{
    static uint8_t phase = 0;
    uint8_t dir = (steps >= 0) ? 1 : 0;
        uint32_t step_count = abs(steps);
    uint32_t i;
    for (i = 0; i < step_count; i++)
    {
    phase = dir ? (phase + 1) % 8 : (phase + 7) % 8;
    
    GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, phase_table[phase][0] ? Bit_SET : Bit_RESET);
    GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_1, phase_table[phase][1] ? Bit_SET : Bit_RESET);
    GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_2, phase_table[phase][2] ? Bit_SET : Bit_RESET);
    GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_3, phase_table[phase][3] ? Bit_SET : Bit_RESET);
    
    PLATFORM_DelayMS(delay_ms);
    }
}

void Stepper_ReleaseTorque(void) 
{
    GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3);
}

void Stepper_RotateAngle(float angle, int8_t speed)
{
    uint16_t ROUND_VALUE = 4096;
  int32_t steps = (int32_t)(ROUND_VALUE * angle / 360.0f);
    float step_delay_ms;
    if (speed < 0 || speed > 10)
        {
        Stepper_ReleaseTorque();
        return;
        }
    if (speed == 0)
        {
        Stepper_ReleaseTorque();
        return;
        }
    step_delay_ms = (10 - 1) / 9 * (10 - speed) + 1;
    Stepper_Step(steps, step_delay_ms);
}

步进电机驱动头文件

#ifndef __STEP_MOTOR_H
#define __STEP_MOTOR_H

#include "platform.h"

void Stepper_GPIO_Init(void);
void Stepper_ReleaseTorque(void);
void Stepper_Step(int32_t steps, uint16_t delay_ms);
void Stepper_RotateAngle(float angle, int8_t speed);

#endif

主函数

#include "platform.h"
#include "gpio_led_toggle.h"
#include "main.h"
#include "step_motor.h"

int main(void)
{
    PLATFORM_Init();
    PLATFORM_PrintInfo();

    while (1)
    {
        Stepper_GPIO_Init();
        
        Stepper_RotateAngle(180, 10);
        Stepper_ReleaseTorque();
        PLATFORM_DelayMS(1000);
            
        Stepper_RotateAngle(-180, 10);
        Stepper_ReleaseTorque();
        PLATFORM_DelayMS(1000);
    }
}

保存代码，重新构建工程，上传固件至板端，复位运行。

效果演示

正反各旋转 180 度，之后释放扭矩（防止发热），间隔 1 秒

总结

本文介绍了灵动 Mini-F5375-OB 开发板实现 28BYJ-48 步进电机驱动和旋转角度和旋转速度的精确控制，为 MM32F5 系列单片机的应用和快速开发提供了参考。