TMC2209驱动模式详解

1.TMC2209封装

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2.TMC2209引脚定义

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3.配置引脚详解

TMC2209提供了四个配置引脚:

  • PDN_UART引脚
  • MS1引脚
  • MS2引脚
  • SPREAD引脚

这些引脚允许快速配置的独立操作。在UART模式下,可以禁用配置引脚,以便通过寄存器设置不同的配置。

PDN_UART引脚: 电机停转时开启电机断电的配置
PDN_UART配置效果
GND在电机静止期间,给电机自动断电
VCC_IO使不能运转
UART接口使用UART接口时,应通过GCONF.pdn_disable=1禁用配置引脚。在电机停转期间需要通过编程设置IHOLD
MS1/MS2引脚: 对步进电机输入的微步进行分辨率配置
MS1MS2微步设置
GNDGND8细分
GNDVCC_IO32细分
VCC_IOGND64细分
VCC_IOVCC_IO16细分
SPREAD引脚: 斩波器模式的选择
SPREAD斩波设置
GND or Pin open/ not available选择了StealthChop方式。当 引脚为低电平,启用了低分辨率微步细分模式,如 16 微步或 32 微步。低分辨率微步可以降低电流纹波,减少噪音和功耗,但可能会牺牲一定的运动平滑性和精度。
VCC_IO当 spread 引脚为高电平时启用了高分辨率微步细分模式,可以提供更高的微步分辨率,如 256 微步或更高的微步数。高分辨率微步可以提供更平滑的运动和更精确的位置控制,但可能会导致较高的电流纹波。

4. 原理图示例

4.1.大部分TMC2209驱动电路设计图

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4.2 接法(结合第4.1节看)

  • EN:接GND, 电机才能工作。
  • OA2\OA2\OB1\OB2: 接2项步进电机的A相±,B相±。
  • VS(VM):给电机的电压(4.75—>28VDC)。
  • VCC_IO (VDD):3.3V to 5V供电电压给TMC2209。
  • CLK:连接时钟。
  • STEP:脉冲输入。
  • DIR:电机方向。
  • DIAG:触发报警,当堵转后会发送一个脉冲给单片机,控制器收到后控制其停下。
  • VCP/VREF:电流限制、电压比较器反馈或振荡器输出。
  • INDEX:给出步进电机位置的信号。
ATIONS Compatible Design Upgrade 3D Printers Printers, POS Office and home automation Textile, Sewing Machines CCTV, Security ATM, Cash recycler HVAC Battery Operated Equipment FEATURES AND BENEFITS 2-phase stepper motors up to 2.8A coil current (peak), 2A RMS STEP/DIR Interface with 4, 8, 16 or 32 microstep pin setting Smooth Running 256 microsteps by MicroPlyer™ interpolation StealthChop2™ silent motor operation SpreadCycle™ highly dynamic motor control chopper StallGuard4™ load and stall detection for StealthChop CoolStep™ current control for energy savings up to 75% Low RDSon, Low Heat-Up LS 170mΩ & HS 170mΩ (typ. at 25°C) Voltage Range 4.75… 28V DC Low Power Standby to fit EUP or for battery operation Internal Sense Resistor option (no sense resistors required) Passive Braking, Freewheeling, and automatic power down Single Wire UART & OTP for advanced configuration options Integrated Pulse Generator for standalone motion Full Protection & Diagnostics Choice of QFN and HTSSOP package for best fit DESCRIPTION The TMC2209 and TMC2226 are ultra-silent motor driver ICs for two phase stepper motors. TMC2209 pinning is compatible to a number of legacy drivers as well as to the TMC2208. TRINAMICs sophisticated StealthChop2 chopper ensures noiseless operation, maximum efficiency and best motor torque. Its fast current regulation and optional combination with SpreadCycle allow highly dynamic motion while adding. StallGuard for sensorless homing. The integrated power MOSFETs handle motor currents up to 2A RMS with protection and diagnostic features for robust and reliable operation. A simple to use UART interface opens up tuning and control options. Store application tuning to OTP memory. Industries’ most advanced STEP/DIR stepper motor driver family upgrades designs to noiseless and most precise operation for cost-effective and highly competitive solutions. Step/Dir Drivers for Two-Phase Bipolar Stepper Motors up to 2.8A peak – StealthChop™ for Quiet Movement – UART Interface Option – Sensorless Stall
08-02
TMC2209是一款高性能的步进电机驱动芯片,适用于各种精密控制系统。该芯片集成了许多先进的功能,使其在工业自动化、3D打印、机器人技术等领域得到了广泛应用。以下是关于TMC2209的一些关键信息。 ### 数据手册 TMC2209的数据手册提供了详细的硬件设计指南、软件配置说明、功能特性以及应用实例。它包含了芯片的技术规格、引脚定义、通信协议、配置方法以及常见问题解答等内容。对于开发者和工程师来说,这是使用TMC2209时不可或缺的参考资料。数据手册中还特别提到了StealthChop2斩波器技术,这项技术能够确保无噪声运行,同时保持最高效率和最佳电动机转矩[^1]。 ### 使用方法 TMC2209可以通过多种方式进行配置,包括简单的Step/Dir模式和更复杂的UART模式。在Step/Dir模式下,用户可以通过步进脉冲和方向信号来控制电机的旋转。而在UART模式下,则可以通过单线UART接口进行更加精细的调整和控制。值得注意的是,在UART模式下应该通过GCONF.pdn_disable=1禁用配置引脚,并且在电机停转期间需要通过编程设置IHOLD[^3]。 ### 驱动程序 为了简化开发过程,Trinamic公司为TMC2209提供了相应的驱动程序和支持库。这些工具可以帮助开发者快速实现对TMC2209的初始化、参数设置以及实时控制。此外,还有一些开源项目提供了基于不同平台(如Arduino)的示例代码,这有助于加快原型设计的速度。例如,可以找到针对特定微控制器编写的驱动程序,它们通常包括了初始化函数、读写寄存器的功能等[^2]。 ### 应用场景 由于其出色的性能特点,TMC2209被广泛应用于多个领域。其中包括但不限于: - **工业自动化**:用于精确控制生产线上的机械臂或其他运动部件。 - **3D打印**:作为打印机头移动机构的核心驱动元件,保证打印质量。 - **机器人技术**:帮助机器人关节实现平稳而准确的动作。 - **医疗设备**:比如自动注射泵等需要高精度定位的场合。 此外,TMC2209还支持StallGuard技术,这是一种无需额外传感器即可检测电机是否卡死的方法,非常适合于无传感器归位的应用场景。集成功率MOSFET的设计让它能够处理高达2A RMS的电流,确保了稳定可靠的运行[^3]。 最后,关于具体的电路设计,TMC2209的官方文档中也给出了原理图示例,这对于初次接触该芯片的设计者来说是非常宝贵的资源。通过参考这些示例,设计人员可以根据自己的需求调整外围电路以达到最佳效果[^4]。 ```python # 示例代码 - 初始化TMC2209驱动器 def init_tmc2209(): # 设置Step/Dir模式 configure_step_dir_mode() # 启用StallGuard功能 enable_stallguard() # 配置StealthChop2斩波器 setup_stealthchop2() # 打印初始化完成信息 print("TMC2209 initialized successfully.") ``` ---
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