詳解步進電機控制器的設計

其中命令字寄存器Cmd_reg組成如下(對應的地址為“00”)：

X未用位。
Ini對控制器初始化為1時有效。當該位為1時，備份寄存器的數據直接裝入分頻器的寄存器reg_data[15～0]，裝入后由硬件自動置O。
Newr當對正在運行的控制器寫入新的分頻系數時，對該位置1；當下一個分頻器輸出的clkout時鐘來到時，將fdiv_back寫入到reg_data[15～0]中，分頻器便按新的分頻系數進行分頻。
Manner[1～0] 電動機的驅動方式，用來控制相位輸出狀態機的輸出，“00”表示單四拍方式，四相位輸出為(A-B-C-D)；“Ol”表示雙四拍，四相位輸出為(ABBC-CD-DA)，八拍(A-AB-B-BC-C-CD-DDA)。
分頻系數備份寄存器(fdiv_back) 兩字節寄存器，reg_data[15～0]為分頻器的一個16位寄存器，接收fdiv_back的值，對系統的分頻為2～65536。對于12MHz的輸入頻率，分頻后頻率為6MHz～183Hz，(本設計中，步進電機的啟動轉速、轉距、加速度由使用者根據實際情況自己計算)分頻后每個clkout走一個步距角。對于步距角為1．8°的電機，可以滿足各種速度的要求。

3 分頻器的設計

分頻器是該控制器實現的關鍵，在這里作為一個獨立的模塊，data[15～0]為分頻系數。系統時鐘Clk被分頻系數寄存器中值分頻后，輸出Clkout作為相位輸出狀態機的時鐘，每個Clkout到來時，產生一次相位轉換，步進電機運行一個步距角。分頻器的程序如下：

圖3所示為3分頻時單四拍的輸出仿真圖。

結語

本文的創新點為將該步進電機控制器的控制字和分頻系數映射在主控制器(DSP或單片機等)的內存空間，控制時僅需對其進行寫操作，使步進電機的控制變得簡單方便；而且，可節省主控制器(DSP或單片機等)的外圍資源，減少板上負載。系統中可以加入電機運行總步數控制寄存器及其電路、加速度寄存器及其控制電路等，打造一個更智能的步進電機控制器。