Arduino 下用A4988或TMC2209驱动42步进电机

在DIY黑胶唱机的过程中，准备用一个42步进电机带动唱盘，需要恒定的每分钟33.33转的转速。
记录一下折腾的过程。
用洞洞板制作的驱动电路：

step_driver_01.jpg

step_driver_board.jpg

驱动板接线图：

wiring.png

先拿价格便宜很多的A4988做实验：

A4988.png

A4988_01.png

按照接线图在面包板上把线接好。
Ardunio代码如下：

bool PULSE_STATE = true;

// A4988引脚连接Arduino引脚编号
const int dirPin   = 2;   // Direction
const int stepPin  = 3;   // Step
const int sleepPin = 4;   // Sleep
const int resetPin = 5;   // Reset
const int ms3Pin   = 6;   // Ms3
const int ms2Pin   = 7;   // Ms2
const int ms1Pin   = 8;   // Ms1
const int enPin    = 9;   // Enable


void setup() {
  // 设置引脚模式
  pinMode(stepPin,OUTPUT); 
  pinMode(dirPin,OUTPUT);
  pinMode(sleepPin,OUTPUT); 
  pinMode(resetPin,OUTPUT);  
  pinMode(ms3Pin,OUTPUT);  
  pinMode(ms2Pin,OUTPUT);  
  pinMode(ms1Pin,OUTPUT); 
  pinMode(enPin,OUTPUT);   
 
  // 初始化引脚状态
  digitalWrite(sleepPin, HIGH);  
  digitalWrite(resetPin, HIGH); 
  digitalWrite(enPin, LOW); 

  digitalWrite(ms1Pin, LOW); 
  digitalWrite(ms2Pin, LOW); 
  digitalWrite(ms3Pin, LOW);  
  // 初始化电机步进模式为全步进
  //TMC2209 64细分
  digitalWrite(ms1Pin, LOW); 
  digitalWrite(ms2Pin, HIGH); 

  //Clockwise 顺时针旋转
  digitalWrite(dirPin, 1);


 
  cli();                      //stop interrupts for till we make the settings
  /*1. First we reset the control register to amke sure we start with everything disabled.*/
  TCCR1A = 0;                 // Reset entire TCCR1A to 0 
  TCCR1B = 0;                 // Reset entire TCCR1B to 0
  TCNT1  = 0; 

  // turn on CTC mode
  TCCR1B |= (1 << WGM12);

  /*2. We set the prescalar to the desired value by changing the CS10 CS12 and CS12 bits. */  
 
  TCCR1B |= B00000001;         
  /*3. We enable compare match mode on register A*/
  
  TIMSK1 |= (1 << OCIE1A);
   
  OCR1A = 1125;             //Finally we set compare register A to this value  
  sei();                     //Enable back the interrupts
}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
}

 
ISR(TIMER1_COMPA_vect){
  
  PULSE_STATE = !PULSE_STATE;       
  digitalWrite(stepPin,PULSE_STATE);   
}

代码主要使用了TIMER1定时器。需要计算发送到电机的脉冲频率。用的Arduino NANO 主频是26MHz, 普通42步进电机的步距角是1.8度，转一圈都要200个脉冲，A4988芯片最大可使用的细分是16细分，如果用16细分，转一圈都要20016=3200个脉冲。我的目标是每三分钟转100转，需要的脉冲频率是1003200/(3*60)=1777.77Hz

A4988驱动芯片噪音比较大，步进电机运转时震动比较大。试验成功之后，换上了高大上的TMC2209芯片，电机低速运转时超级安静，震动极小。TMC2209内部支持256细分，计算脉冲频率的时候需要重新计算一下。上面代码中使用的是TMC2209芯片的版本。

用洞洞板制作的时候，用了一片LM7809稳压芯片给NANO主板供电，但当使用24伏电压时，LM7809芯片发热比较严重。后续准备换一个DCDC模块。

唱机运行演示：
https://www.bilibili.com/video/BV1h54y1w73t