在上一篇帖子中，我已经将Raspberry Pi Pico-TMC2209-步进电机连接完毕Let'sdo2026年第1期—开箱与硬件连接-电子产品世界论坛，接下来我将基于MicroPython编写电机转动代码

程序需要实现以下功能：

1. STEP脉冲输出：使用 Pico 的 PWM 功能在 GP2 输出连续脉冲，作为 TMC2209 的 STEP 信号

2. DIR方向控制：使用 GP3 输出高低电平控制电机正反转

3. 两档速度控制

4. 加速/减速控制：逐步改变 STEP 频率，避免电机突然高速启动导致丢步

5. 方向切换保护：如果电机正在运行，并且需要切换方向，代码会先减速停下，再改变 DIR 电平，然后重新启动

接下来讲解代码

库函数导入和基本参数设定

from machine import Pin, PWM
import time

# -----------------------------
# Wiring:
# Pico GP2 -> TMC2209 Step
# Pico GP3 -> TMC2209 DIR
# Pico GP4 -> TMC2209 EN
# Pico 3V3 -> TMC2209 VIO
# Pico GND -> TMC2209 GND
# -----------------------------

STEP_PIN = 2
DIR_PIN = 3
EN_PIN = 4

step_pin = Pin(STEP_PIN, Pin.OUT)
dir_pin = Pin(DIR_PIN, Pin.OUT)
en_pin = Pin(EN_PIN, Pin.OUT)

step_pwm = PWM(step_pin)

# 如果方向和预期相反，把这里改成 True
DIR_INVERT = False

FULL_STEPS_PER_REV = 200
MICROSTEP = 16
STEPS_PER_REV = FULL_STEPS_PER_REV * MICROSTEP

SLOW_SPEED = 320      # 约 6 rpm
FAST_SPEED = 1600     # 约 30 rpm

RAMP_STEP = 40
RAMP_DELAY = 0.02

current_speed = 0
current_direction = None

使能TMC2209：TMC2209 的 EN低电平有效，所以这里输出 0

def enable_driver():
    # TMC2209 EN/ENN 通常低电平使能
    en_pin.value(0)
    time.sleep_ms(50)

关闭驱动器：

关闭前会先调用 stop_motor() 停止 STEP 脉冲，然后将 EN 拉高，释放电机。

释放后电机不再保持力矩，可以手动转动，同时也能降低电机和驱动器发热。

def disable_driver():
    stop_motor()
    time.sleep_ms(50)
    en_pin.value(1)

设置电机旋转方向

def apply_direction(clockwise=True):
    """
    设置 DIR。
    注意：必须在 STEP 停止后调用更稳。
    """
    if DIR_INVERT:
        clockwise = not clockwise

    if clockwise:
        dir_pin.value(1)
    else:
        dir_pin.value(0)

    # 给 DIR 信号一点稳定时间
    time.sleep_ms(10)

使用PWM输出STEP脉冲，可以调整频率控制电机转速

def set_step_frequency(freq_hz):
    global current_speed

    if freq_hz <= 0:
        stop_motor()
        return

    step_pwm.freq(int(freq_hz))
    step_pwm.duty_u16(32768)   # 50% duty
    current_speed = int(freq_hz)

停止STEP脉冲用于停止电机，但是并不会关闭TMC2209

def stop_motor():
    global current_speed

    step_pwm.duty_u16(0)
    current_speed = 0

    # 保证 STEP 静止为低电平
    step_pin.value(0)
    time.sleep_ms(10)

将速度平滑地调整到目标转速

def ramp_to_speed(target_speed):
    global current_speed

    target_speed = int(target_speed)

    if target_speed <= 0:
        while current_speed > 0:
            current_speed -= RAMP_STEP

            if current_speed < 0:
                current_speed = 0

            if current_speed == 0:
                stop_motor()
            else:
                set_step_frequency(current_speed)

            time.sleep(RAMP_DELAY)

        return

    if current_speed == 0:
        current_speed = RAMP_STEP
        set_step_frequency(current_speed)
        time.sleep(RAMP_DELAY)

    while current_speed != target_speed:
        if current_speed < target_speed:
            current_speed += RAMP_STEP
            if current_speed > target_speed:
                current_speed = target_speed
        else:
            current_speed -= RAMP_STEP
            if current_speed < target_speed:
                current_speed = target_speed

        set_step_frequency(current_speed)
        time.sleep(RAMP_DELAY)

按照指定方向和速度运行电机，如果当前电机正在运行，并且新方向和当前方向不同，它会先减速到 0，再切换方向

def run_speed(speed, clockwise=True):
    global current_direction

    enable_driver()

    # 如果正在运行，且方向要改变，先停稳
    if current_speed > 0 and current_direction != clockwise:
        ramp_to_speed(0)
        time.sleep_ms(100)

    # 先设置方向，再启动 STEP
    apply_direction(clockwise)
    current_direction = clockwise

    ramp_to_speed(speed)

接下来设定快速转动，慢速转动以及按照指定rpm转动

def run_slow(clockwise=True):
    run_speed(SLOW_SPEED, clockwise)


def run_fast(clockwise=True):
    run_speed(FAST_SPEED, clockwise)


def run_rpm(rpm, clockwise=True):
    run_speed(rpm_to_step_freq(rpm), clockwise)

在主函数中，先正转慢速3秒，再反转慢速3秒，再正转快速3秒，再反转快速3秒

def main():
    enable_driver()

    print("Forward slow")
    run_slow(True)
    time.sleep(3)

    print("Stop")
    ramp_to_speed(0)
    time.sleep(1)

    print("Reverse slow")
    run_slow(False)
    time.sleep(3)

    print("Stop")
    ramp_to_speed(0)
    time.sleep(1)

    print("Forward fast")
    run_fast(True)
    time.sleep(3)

    print("Stop")
    ramp_to_speed(0)
    time.sleep(1)

    print("Reverse fast")
    run_fast(False)
    time.sleep(3)

    print("Stop and release")
    ramp_to_speed(0)
    disable_driver()

实现效果如下

完整工程代码如下

step.zip