原创 3轴步进电机控制芯片-TMC429的原理应用及闭环控制方案

3轴步进电机控制芯片-TMC429的原理应用及闭环控制方案

---- 集成三轴步进控制，带有SPI和step/dir控制信号输入口；和TMC428完全兼容

摘 要：专用步进电机控制器可以控制多达3轴步进电机，内部集成波形发生器，脉冲发生器，可以实现3轴联动以及独立动作。可大大减少外部电路的设计，减轻上位微处理器的负担。

关键词：  SPI ； 控制 ； 波形发生器 ； 脉冲发生器

目前许多设备上需要用到多个电机的控制，在设计开发过程中自然会增加开发难度，而且难度随着控制轴数的增多而增大。TMC429是TRINAMIC公司开发的3轴步进电机控制芯片，它可以减少外围电路，减少电机控制软件设计的工作量，降低开发成本，缩短研发时间。

TMC429具有系统所需的所有运动控制功能，以其为核心控制3个TMC2X6，TMC2X9，TMC26X（该公司的驱动芯片，详细资料 http://www.trinamic.com/tmc/render.php?sess_pid=152）

构成3轴步进系统的控制和驱动功能，该控制系统具有体积小，结构简单，内部可构成虚拟闭环等许多优点。IO部分可以由其上位的微控制器来实现。

1． 主要性能

  TMC429是小尺寸、高性价比的二相步进电机控制芯片。它带有二个独立的SPI口，可分别与微处理器和带有SPI接口的步进电机驱动器相连以构成完整的系统。其控制指令可由微处理器通过SPI接口给定。TMC429提供了所有与数字运动控制有关的功能，包括位置控制、速度控制及微步控制等步进电机常用的控制功能。这些功能如果让微处理器来完成，则需占用大量的系统资源，所以它的使用可将微处理器解放出来，以把资源用在接口的扩展和对步进电机的更高层次的控制上。此外，TMC236也是TRINAMIC公司开发的带有串行接口的步进电机驱动器。3个TMC236连结构成的菊花链（Daisychain）结构便是一种基于串行通讯的网络结构，可以使多个具有串行通信接口的设备以接力的方式传递数据。TMC429可以通过SPI接口与它们相连接，以同时控制3个二相步进电机。

TMC429的主要特点如下：

●      可以控制多达3轴的2相步进电机而且各轴之间可以独立运行

●      与微控制芯片和驱动芯片通过简单的SPI通讯，使用简单，便于构成虚拟的闭环网络，控制器可以时刻得知驱动器的状态；也可以输出step/dir控制信号

●      宽范围时钟频率，CUP时钟频率可高达32MHz

●      内有24bit位置计数器

●      根据微处理器给定的电机运动参数（位置，速度、加速度），依照梯形或三角形的速度由线产生驱动脉冲波形和顺序，来对电机进行位置和速度控制。可以在电机运行过程中更改电机参数如速度，加速度，目标位置等。

●      可微步控制。采用6位分辨率的微步细分可实现64，32，16，8，4，2，1。每个电机可分别选择其需要的微步分辨率。满步频率最高达20kHz。

●      通过可编程电流比例控制，可以使电机在不同的工作状态下采用大小不同的工作电流。控制电机工作可在8个档次上，分别是最大电流的12.5%、25%、37.5%、50%、62.5%、75%、87.5%、100%

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