关于TB5128 步进驱动芯片：
1. 概述
TB5128 是一种采用 PWM 斩波的两相双极步进电机驱动器。内置时钟解码器。
本驱动器采用 BiCD 工艺制造，额定输出为 50 V/5.0 A（电机电源电压 = 44V）。
2. 特点
BiCD 工艺集成式单片 IC。
可控一台双极步进电机。
由 PWM 控制的恒流驱动。
低导通电阻（高压侧+低压侧 = 0.25Ω（典型值））
MOSFET 输出级。
允许全步、半步、四分之一步、1/8 步、1/16 步、1/32 步、1/64 步、1/128步
高效电机电流控制机构（ADMD：高级动态混合衰减）
内置无电流检测电阻电路控制结构（ACDS：高级电流检测系统）
高电压和电流（有关规格请参考绝对最大额定功率和工作范围）
多故障检测功能（热关断（TSD）、过流保护（ISD）、上电复位（POR 故障检测（TSD / ISD / OPD）信号输出功能
内置 VCC 调节器供内部电路使用
通过外部电阻和电容可以调节电机的斩波频率。
带有散热焊盘的小型封装
TB5128：P-VQFN48-0707-0.50-004
详细文档可以网络搜索……
（ 图1）
本次测试目的，是Arduino UNO与TB5128扩展板的基本操作。实现自动循环正反转，根据脉冲数量来控制电机转动的角度。每次填充的脉冲数量计数完毕，程序中会自动切换方向，然后再次填充同样数量的脉冲。程序中，细分和衰减都有相应的函数去设置，方便调用。脉冲是通过软件定时，取反IO实现。脉冲频率的调整，可以在宏（CLK_F）中修改对应的数值。注意，因为没有加减速，所以在低细分数时，频率不要太高了。一般转速在1转/秒左右，基本可以正常转动。再快的就要看电机的高频特性、驱动电压和负载情况了。另外TB5128的报警输出和Mo的端口还没在程序中实现检测……
图1中亮着的绿色的LED灯，是在电机转动时才会亮，电机停止转动时，会自动熄灭。TB5128的细分、衰减、ST、TQ这几个功能都是用74HC595去扩展IO控制的，每次需要改变其中任何一个功能设置时，都要调用hc595Write(data)；这样才会刷新输出，改变各档功能的设置状态。在电机停止过程中，电机电流会自动调整为半流输出（通过调整TQ（TORQE）端实现，也可以改变VREF电压来实现自动调整锁相电流功能）。在参数更新后，脉冲准备输出前，会先恢复成设置的工作电流，然后会进入下一个循环。
拔码开关SW设置功能：（默认设置成全低）
GAIN_SEL（放大比例选择，可以选择5或10，对应电流计算公式：IO=VREF / GAIN / RS采样电阻）EDG_SEL（触发边沿选择，CLK是上升沿触发或者选择双边沿触发）IF_SEL（设置控制模式，本测试中是CLK模式，就是脉冲和方向直接控制，另外还有串行控制模式，待续）
其它设置：图1标记有VREF字样处的插针（SEL4），是用来选择外部电阻分压生成VREF或者是UNO板输出PWM通过RC滤波生成VREF电压。 RS_SEL（板背面，用来设置采样模式）是通过短路焊点设置为外部采样模式。其它如： SEL2、SEL3都由UNO板控制。TE1（对应SEL1，设置TB5128的RESET）也是在板上短路为UNO控制。
其中UNO5128.c文件完全与UNO5128.ino文件一样，复制成C文件格式，方便没有装Arduino软件的网友也能直接打开查看。HC595.h并不是单纯的头文件，包括595控制的相关函数都在里面
第一折腾Arduino UNO，虽然已经在板上测试过，但是程序可能存在不完善的地方……
代码部分：
#include "UNO5128.h"#include "HC595.h"/* 驱动步进电机时，没有加减速控制，启动频率过调时可能会出现在启动时堵转，只听见电机有高频噪音而不转动 */#define CLK_F 200 // 用来延时生成输出脉冲，数字越大，频率相对越低。大于8细分时，可以用100以上的数字，小于8细分，建议大于400unsigned char a = 0;// 用于自动换向的标志位unsigned int c = 0;// 设定输出的脉冲数量void PIN_INIT(){pinMode(EN,OUTPUT); // EnablepinMode(CLK,OUTPUT); // SteppinMode(DIR,OUTPUT); // DirpinMode(PWMVREF,OUTPUT); // PWM=>RC滤波生成VREFpinMode(RES5128,OUTPUT); // TB5128复位引脚pinMode(RUN_ON,OUTPUT);// 运行状态指示，外接LEDpinMode(MO,INPUT);// TB5128 pinMode(L0,INPUT);// TB5128 pinMode(L1,INPUT);// TB5128 digitalWrite(EN,LOW); // Set Enable LOW //关闭TB5128的功率级输出digitalWrite(DIR,HIGH);// Set DIR HIGHRUN_ONdigitalWrite(CLK,LOW);// Set CLK LOWdigitalWrite(RES5128,HIGH); // TB5128 复位脚拉高TCCR1B=TCCR1B & B11111000 | 0x01 ; //修改定时器1分频比，PWM模块默认64分频 //提高PWMVREF的频率}void HC595_INIT(){pinMode(DS,OUTPUT); // DS引脚为74HC595串行输入引脚，即 DATA 输出端pinMode(HCP,OUTPUT); // SHCP引脚为时钟引脚pinMode(TCP,OUTPUT); // STCP引脚为锁存引脚 digitalWrite(TCP,HIGH);// Set Enable HIGHdigitalWrite(HCP,LOW); // Set CLK LOW smdmode(4); // 设置衰减， 共4档衰减可调整 // 1=37.5％ 快衰减, 2=50％ 快衰减, 3=100％ 快衰减, 4 = ADMD(智能衰减)TQ_LOW; // 输出电流为设定值的 100％ // TQ_HIGH;// 50％ 的设定电流microStep(8); // 设置8细分 ST_HIGH;// 工作状态，TB5128正常输出 // ST_LOW;// 待机状态hc595Write(data_595); // 把数据写入到HC595 }void setup()// put your setup code here, to run once:{ PIN_INIT(); HC595_INIT();delay(10); // 10mS延时digitalWrite(RES5128,LOW); // TB5128的RESET=0,进入工作状态 RES5128analogWrite(PWMVREF,60); // 设定TB5128的VREF电压,调整输出电流 // PWM通过RC滤波生成VREF电压// TB5128的VREF=PWM =>R->C->R->C==VREF= 19.53*60=1.1V左右,8位的PWM,5V的幅值,5000/256=19.53 //误差与5.000V的精度有关系}void loop() // put your main code here, to run repeatedly:{ if(c>0) // 通过软件延时来取反端口电平，实现脉冲输出{ digitalWrite(RUN_ON,LOW); // 开启LED指示灯// 2adigitalWrite(CLK,HIGH);delayMicroseconds(CLK_F); // 适合8细分或更高细分 转动 // 参考宏定义说明digitalWrite(CLK,LOW);delayMicroseconds(CLK_F); // CLK_F 延时值的大于影响输出脉冲的频率c--; // 每次计数，CLK端输出一个完整的脉冲digitalWrite(RUN_ON,HIGH); // 关闭LED指示灯// 2a}else // c = 20480; // 输出脉冲数量达到设定值后，重新设定脉冲数量，并改变电机方向 {c = 32000; // C=（200*M）*N; M为设定的细分数，括号内是每圈的脉冲数量。 N＝转动的圈数 if(a>0){a=0x00;digitalWrite(EN,LOW);// 非必要操作 // EN端清零,关闭TB5128功率级 //会影响电机锁相,进入脱机状态digitalWrite(DIR,HIGH); // 切换电机转动方向delayMicroseconds(5);// 改变方向后，延时一段时间再发脉冲digitalWrite(EN,HIGH); // Set Enable HIGH // 开启TB5128功率输出 // *//digitalWrite(RUN_ON,HIGH); // 关闭LED指示灯// 1aTQ_HIGH; // 50％ 的设定电流hc595Write(data_595);// 把数据写入到HC595 // 数据更改后，必须要调用hc595Write(data_595)来刷新输出delay(2000); // 半流锁相2秒左右 // 方便观察电源端电流的变化TQ_LOW; // 输出电流为设定值的 100％ // 恢复设定电流输出hc595Write(data_595);// 把数据写入到HC595//digitalWrite(RUN_ON,LOW); // 开启LED指示灯// 1a}else{a=0x01;digitalWrite(EN,LOW);// 非必要操作 // EN端清零,关闭TB5128功率级 //会影响电机锁相,进入脱机状态digitalWrite(DIR,LOW); // 切换电机转动方向delayMicroseconds(5);// 改变方向后，延时一段时间再发脉冲digitalWrite(EN,HIGH); // Set Enable HIGH // 开启TB5128功率输出 // * //digitalWrite(RUN_ON,HIGH); // 关闭LED指示灯// 1a TQ_HIGH; // 50％ 的设定电流hc595Write(data_595);// 把数据写入到HC595delay(2000); // 半流锁相2秒左右 // 方便观察电源端电流的变化TQ_LOW; // 输出电流为设定值的 100％ // 恢复设定电流输出hc595Write(data_595);// 把数据写入到HC595 //digitalWrite(RUN_ON,LOW); // 开启LED指示灯// 1a}} }
/*
* 控制主板：Arduino UNO
* 驱动板：TB5128 步进驱动芯片（匹配UNO的驱动模块） NO.1 (-09-11)
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* 部分函数和端口功能控制说明(函数在HC595.h 文件)
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* microStep(step):
* 设置TB5128细分数的函数, step=细分数, 需要用到什么细分就写入对应的数字, 函数中自动设置对应状态输出
*
* smdmode(fdt):
* 设置衰减的函数, fdt有4档 // 1=37.5％ 快衰减 // 2=50％ 快衰减 // 3=100％ 快衰减 // 4 = ADMD(智能衰减)
*
* TQ_HIGH; 对应TORQE = HIGH; // TQ_LOW; 对应TORQE = LOW // 宏定义中已对应
* ST_HIGH; 对应STANDBY = HIGH; // ST_LOW; 对应STANDBY = LOW // 宏定义中已对应
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* 1.8度的电机，整步转一圈需要的脉冲数＝ 360/1.8 ＝ 200个脉冲
* 8细分时转一圈需要的脉冲数＝ 200 * 8＝1600个脉冲，当脉冲频率＝1.6KHZ时，速度＝每秒转一圈
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* RES5128 控制TB5128的RESET引脚 , 由UNO板直接控制
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* PWMVREF 用来调整VREF，用到定时器1的PWM ,通过RC滤波生成直流电压，从而设定TB5128的输出电流
* TCCR1B=TCCR1B & B11111000 | 0x01 ; //修改定时器1分频比，PWM模块默认64分频 //提高PWMVREF的频率
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* 输出电流IO＝ VREF / GAIN / RS（采样电阻的阻值） // GAIN可以在板上通过拔码开关设定为10或者5,外部设定
*/
HC595.h 部分，关于HC595的控制相关（主要是用函数设置TB5128的细分和衰减方式）
#ifndef _HC595_h_ #define _HC595_h_#include "UNO5128.h"//#include <Arduino.h>#define HCP 5 // 74HC595 SHCP引脚为时钟引脚#define TCP 6 // 74HC595 STCP引脚为锁存引脚#define DS 7 // 74HC595 DS引脚为串行输入引脚/* 74HC595D的输出用来设置TB5128的细分和衰减，待机端和TQ端可选择595设置或者外部开关设置*/byte data_595 = 0; // 保存设定的细分数 + 衰减方式 + ST + TQ ，用来刷新74HC595的输出状态#define ST_HIGH data_595 |=0x02 // ST端口为高 芯片进入待机状态// 0xFF // data_595 第1位 是控制TB5128的 ST端 #define ST_LOW data_595 &=0xFC // ST端口为低 芯片进入待机状态// 0xFD // data_595 第1位 是控制TB5128的 ST端#define TQ_HIGH data_595 |=0x20 // TQ端口为高输出电流为设定值的 50％ // 0xFF // data_595 第5位是控制TB5128的 TORQE端#define TQ_LOW data_595 &=0xDF // TQ端口为低, 输出电流为设定值的 100％ // 0xDF // data_595 第5位是控制TB5128的 TORQE端void hc595Write(unsigned char data) // 刷新HC595的数据{for (unsigned char i = 0; i < 8; i++){digitalWrite(TCP, LOW);// 将ST_CP口上加低电平让芯片准备好接收数据shiftOut(DS, HCP, MSBFIRST, data); // shiftOut() 串行移位函数 MSBFIRST(数据高位在前)、LSBFIRST(数据低位在前)digitalWrite(TCP, HIGH); // 将ST_CP这个针脚恢复到高电平delayMicroseconds(1); // } }void microStep(unsigned char M)// 设置细分数{data_595 = data_595 | 0x1C;// 把设置细分的位全部置1//B000 111 00; // =0x1C;switch(M)// micro_step = 0b111 SSS 11; 其中 S S S 位是设置细分数, 0b111 M0 M1 M2 11; // 2,3,4设置细分数{case 1: data_595 &= 0xE3; break; // B11100011; break; // 1 细分B111 000 11; // 0xE3case 2: data_595 &= 0xF3; break; // B11110011; break; // 2 细分B111 100 11; // 0xF3 case 4: data_595 &= 0xEB; break; // B11101011; break; // 4 细分B111 010 11; // 0xEBcase 8: data_595 &= 0xFB; break; // B11111011; break; // 8 细分B111 110 11; // 0xFBcase 16: data_595 &= 0xE7; break; // B11100111; break; // 16 细分B111 001 11; // 0xE7case 32: data_595 &= 0xF7; break; // B11110111; break; // 32 细分B111 101 11; // 0xF7case 64: data_595 &= 0xEF; break; // B11101111; break; // 64 细分B111 011 11; // 0xEFcase 128: data_595 &= 0xFF; break; // B11111111; break; // 128 细分B111 111 11; // 0xFFdefault: break;}}void smdmode(unsigned char FDT) // 6,7位是衰减设置{data_595 = data_595 | 0xC0; // 把设置细分的位全部置1//B11 000000; // = 0xC0;switch(FDT) // fdt_set = 0bTT111111;其中 T T 位是设置衰减模式, 0bFDT0 FDT1 111111;{case 1: data_595 &= 0x3F; break; // fdt = B00111111; break; // 37.5% 快衰减 // 0x3F case 2: data_595 &= 0xBF; break; // fdt = B10111111; break; // 50% 快衰减 // 0xBF case 3: data_595 &= 0x7F; break; // fdt = B01111111; break; // 100% 快衰减 // 0x7F case 4: data_595 &= 0xFF; break; // fdt = B11111111; break; // ADMD 智能衰减 // 0xFF default: break;}}#endif
/*
*
* 用途： Arduino UNO 通过74HC595扩展 IO端口输出
*
* 74HC595 输出端口对应变量 data_595 :
*
* B 7bit 6bit 5bit 4bit 3bit 2bit 1bit 0bit
*
* B FDT0 FDT1 TORQE MODE0 MMODE1 MMODE2 STANDBY X(NC)
*
* // MODE0 = M0; MMODE1 = M1; MMODE2 = M2; // STANDBY = ST;
*/
剩下UNO5128.h
#ifndef _UNO5128_h_ #define _UNO5128_h_#define L0 2 // TB5128 LO0芯片内部报警端#define L1 3 // TB5128 LO1芯片内部报警端#define MO 4 // TB5128 MO 芯片状态指示输出，根据输入脉冲数来反馈//#define BANK_EN 8 // 串行模式时为BANK_EN端#define RES5128 8 // 并行控制时是TB5128的复位脚#define PWMVREF 9 // 可选择用PWM通过RC滤波生成TB5128的VREF电压，从而设定驱动输出电流 #define EN10 // TB5128 EN 控制使能#define CLK11 // TB5128 CLK 输出脉冲#define DIR12 // TB5128 DIR 控制方向#define RUN_ON A2 // 运行状态指示#define VREFIN A0#define KEYIN A1 // KEY IN 按键值输入检测，用来确认触发的按键#endif
/*
* 控制主板：Arduino UNO
* 驱动板：TB5128 步进驱动芯片（匹配UNO的驱动模块）
*
* TB5128参数： 1~128细分，7～40V工作电压范围，芯片峰值电流5A，本模块工作电流1.2A以内，参数可调
*
* 其它芯片： 74HC595。串转并输出。用于TB5128的细分设置端口、衰减设置端口、ST端号和TORQE端号的扩展控制
*
* 在驱动模块上，TB5128的ST端、TORQE端可以由板上的拔动开关设置。 RESET端和VREF端可通过UNO来控制，由拔动开关选择外部控制或者UNO控制。
*
* 其它功能： UNO的 串口 单独引出针座。 另外IIC端口+2个ADC端口+逻辑电源 通过一个6位针座引出，方便外部ADC按键和显示的使用
*/
带电机测试图（实现自动循环正反转）
程序部分已经全部开源，相关电路板资料方面，请网络搜索TB5128……
TB5128匹配UNO接口的电路图
