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瑞盟科技MS35775:高性能低噪声256细分步进电机驱动芯片
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更新于2024-07-15
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MS35775是一款由杭州瑞盟科技有限公司生产的高性能两相步进电机驱动器,专为追求高精度、低噪声和多功能应用设计。该产品的主要特点是: 1. 驱动能力:MS35775支持高达2A的峰值电流,适用于需要强大动力的设备,如机器人、3D打印机等。 2. 接口兼容性:采用工业标准STEP/DIR接口,支持多种细分模式,包括2, 4, 8, 16, 或32微步进,灵活性强,易于集成。 3. 细分控制:内置256细分功能,能够提供极其精细的控制,确保精确的运动控制。 4. 工作模式:分为快速模式和静音模式。快速模式利用快速电流整流技术,提供良好的动态性能;静音模式则强调低噪声和高效能。 5. 保护功能:内置过温、欠压、过流、短路和短地保护,以及单线UART总线和OTP控制,确保系统安全稳定运行。 6. 节能设计:当电机静止时,自动进入省电模式,节省电力消耗。 7. 封装与散热:采用QFN28封装,背面有散热片,有利于热管理。 8. 应用广泛:适合于机器人、精密工业设备、3D打印、监控摄像机、云台以及医疗设备等领域,具有很高的通用性和适应性。 9. 内部结构:文档提供了详细的内部框图和管脚排列图,便于用户理解其电路连接和功能分布。 这款驱动器的详细规格、操作方法和注意事项可以在杭州瑞盟科技有限公司的官方网站上获取,以便用户根据具体需求进行选择和配置。通过MS35775,开发者可以实现对步进电机的精确、高效且低噪声控制,提升设备的整体性能和用户体验。
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MS35775
杭州瑞盟科技有限公司
版本号:v1.0
2020.7.10
http://www.relmon.com
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59
页 第
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页
1.3 电机的运动与控制
1.3.1 STEP/DIR
接口
电机运动通过步进和方向输入控制。一个特殊位(
DEDGE
)控制步进的有效沿是上升沿或者
双沿。双沿触发用在通信过慢的接口,比如光隔离接口。每个STEP可以是全步进和微步进,一个
全步进可以等于2,4,8,16,32,64,128,256个微步进。内部表格转化为正弦和余弦的值,控制电机电
流。
1.3.2
内部
STEP
脉冲发生器
在一些不要求精确的坐标运动,只要求达到精确的时间和速度,MS35775有一个内部STEP脉
冲发生器来满足这个要求:只要通过UART接口配置速度就可以使电机运动。速度信号自动控制运
动方向,只是它没有斜坡修整功能。
在较高速度下的运动将需要通过软件来提高和降低速度值。
STEP/DIR模式和内部脉冲发生器模式可以在一个应用中混合使用
1.4 静音模式与快速模式
静音模式基于电压控制原理,保证电机在静止与低速时绝对安静,当然电机的轴承噪声除
外。与其他的电压模式不同的是,它在电源启动的第一个动作后,学习了最好的设置,并且在后
续运动中使用这个设置。初始的参数可以写入并且存贮在
OTP
寄存器中。静音模式
通过对电机速度
的变化立即作出反应,从而实现了电机的高动态特性
高速应用中,快速模式比静音模式会更加合适,可以通过UART或者OTP来切换模式。这两种
模式还可以组合应用。快速模式是一种增强型的电流反馈模式,它可以提供平滑的操控以及共鸣
抑制,包含很宽的速度与负载范围。快速模式斩波器可以自动调整快衰减周期来保证平滑的过零
点。
1.5 自动停转电流降低
自动电流衰减大大减小了功耗。非
UART
模式下,通过下拉
PDN_UART
管脚使能停转电流衰减
功能。它在运行电流为
50%
左右的时候可以把功耗降到
33%
。
1.6 精准时钟产生器与时钟输入
MS35775
提供一个精准的内部时钟发生器确保斩波器频率和性能稳定。然而,当要求更高的
晶振精密度或者更高和更低的频率时,则需要用外部时钟。为安全起见,时钟输入具有超时检测
功能,并在外部源故障时切换回内部时钟。
1.7 Index输出
Index
转一圈给出一个脉冲,即每四个整步一个脉冲。它显示内部定序器微步
0
位置(
MSTEP
接近
0
)。再结合机械式原点开关,可以实现更精确的归位。
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二.Uart 单总线接口
UART
单线接口允许
MS35775
被任何微控制器控制。它像
RS485
基本接口一样共用发送线和
接收线。使用
CRC
冗余校验使数据传输更安全可靠,因此增加接口距离(两个
PCB
板之间的
线),可以避免出现错误,甚至由于磁干扰发生失控。自动波特率检测使接口使用更加方便。
2.1
数据结构
2.1.1
写寄存器
UART 写寄存器数据结构
每个字节从 LSB...MSB,高字节先传输
0...63
同步+预留
8 位从机地址
读写位+7 位寄存器
地址
32 位数据
CRC
0...7
8...15
16...23
24...55
56...63
1
0
1
0
预留(无需
注意)
从机地址=0
寄存器
地址
1
数据字节 3,2,1,0
(高到低)
CRC
0
1
2
3
4
5
6
7
8
...
15
16
...
23
24
...
55
56
...
63
一个同步半字节在 MS35775 的每次传输最前面并且被装入第一个字节,接着跟着一个从机地
址字节(MS35775 为 0)。每次传输允许内部波特率同步器同步到主机时钟频率。实际波特率可
以适应内部时钟频率的变化,因此波特率可以在有效范围内自由选择。每个传输字节开始于一个
起始位(逻辑
0
),结束于与一个结束位(逻辑
1
)。位时间通过测量起始位的开始(
1
到
0
的转
变)到同步桢的结束(第二位到第三位 1 到 0 的转变)来计算。所有数据按字节被传输,32 位数
据从高字节开始传输。
在
20M
系统时钟下,允许最小波特率为
9000
,最大波特率为
fclk/16
。
MS35775
的从机地址
SLAVE
地址总为
0
。
如果两个连续起始位之间的暂停时间超过 63 位的时间,通信将被复位。这个时序条件是上一
次传输数据是正确的,在这种情况下,传输再开始需要至少 12 位的故障恢复时间。这个电路允
许主机复位通信,一旦传输出现错误,任何小于
16
个时钟的脉冲会被视为干扰信号并导致一个
12
位的暂停时间。其他错误,比如
CRC
错误也做同样处理。在任何传输错误之后允许再次同步。
UART 线在总线空闲状态下必须置高,因此待机功能在数据传输时不能通过 PDN_UART 管脚使
能。在 UART 接口的应用中,通过寄存器设置 pdn_disable 位来禁止 PDN_UART 管脚的功能。
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2.1.2 读寄存器
UART 读寄存器数据结构
每个字节从
LSB...MSB,
高字节先传输
0...63
同步+预留
8 位从机地址
读写位+7 位寄存器地址
CRC
0...7
8...15
16...23
24...31
1
0
1
0
预留(无
需注意)
从机地址=0
寄存器地址
0
CRC
0
1
2
3
4
5
6
7
8
...
15
16
...
23
24
...
31
读寄存器要求的数据结构和写寄存器一样,但是需要的位数更少。它的功能是寻址从机地址
和寄存器地址来实现读取功能。MS35775 用与主机相同的波特率作出应答。
为了确保主机到从机的总线传输不受干扰,MS35775 不能马上发送应答。但是它在第一个应
答字节发送以后使用一个可编程的延时时间,这个延时时间根据主机的需要通过设置寄存器
SENDDELAY
的值,时间为
8
位的倍数。
UART
读应答数据结构
每个字节从 LSB...MSB,高字节先传输
0...63
同步+预留
8 位主机地址
读写位+7 位寄存
器地址
32 位数据
CRC
0...7
8...15
16...23
24...55
56...63
1
0
1
0
预留(无
需注意)
主机地址=0xFF
寄存器
地址
0
数据字节 3,2,1,0
(高到低)
CRC
0
1
2
3
4
5
6
7
8
...
15
16
...
23
24
...
55
56
...
63
读响应发送地址代码%11111111 给主机,传输在最后一位发送完以后四位的时间转换为无效。
2.2 CRC 运算
8 位的 CRC 多项式用来检查读写寄存器。CRC8-ATM 多项式初始值为零,应用中从低位到高
位,包括同步和地址字节。同步半字节被假设为总是正确的,MS35775 只响应正确的数据电报,
内部还加了一个计数器用来计数正确的写寄存器次数。
CRC=x
8
+x
2
+x
1
+x
0
连续运算例子
CRC =(CRC<<1)OR (CRC.7 XOR CRC.1 XOR CRC.0 XOR [new incoming bit])
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terrychan898
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