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我用一周的时间，通过查询步进电机的控制顺序，实现了电机控制的启动，停止，方向的改变。昨天方向不变，今天我试了把其中一相的顺序，调换一下，就能反转了，我根据这个重新定义了一下反转的数组，同单纯的逆向数组是不同的，实现了转向的改变。我用定时器1的定时中断，进行按键GPIO1.7的输入判断，因为这个没有中断。用GPIO3.29的中断，进行方向的换向。我用GPIO2.7 GPIO3.31 GPIO3.11 GPIO3.10分别作为AIN2 AIN1 BIN1 BIN2的控制管脚，STBY接到了高电平，VCC接到了5伏，VRM接到了12伏，MOTA MOTB分别接到了步进电机的一相。

设计中SW2,SW3实现了电机正反转控制和启动停止逻辑，并通过定时器中断和外部中断相结合的方式，实现了稳定可靠的触发。 

 设计目标

- 实现步进电机的启动和停止控制

- 实现电机方向的可控切换

- 通过TB6612实现高效PWM驱动控制

- 通过按键实现用户交互

- 确保系统稳定性和可靠性

硬件系统设计 

  TB6612驱动模块特性

TB6612FNG是一款双通道H桥驱动芯片，具有以下特点：

- 最大输出电流：1.2A（连续），3.2A（峰值）

- 工作电压范围：2.5-13.5V

- 低导通电阻：0.5Ω（HS+LS）

- 支持PWM频率高达100kHz

- 内置过热保护和欠压锁定

  硬件连接

NXP MCXA153 ────┐

                │

GPIO2.7  ────────┼─── AIN2 (TB6612 PWMB)

GPIO3.31 ────────┼─── AIN1 (TB6612 AIN2)

GPIO3.11 ────────┼─── BIN1 (TB6612 BIN1)

GPIO3.10 ────────┼─── BIN2 (TB6612 BIN2)

GPIOx.x   ───────┼─── STBY (TB6612 STBY，高电平使能)

                │

PWM输出引脚 ──────┼─── PWMA (TB6612 PWMA，A通道PWM控制)

                │

                 └─── VM接12V (电机电源)

                      VCC接5V (逻辑电源)

                      AO1、AO2接步进电机A相

                      BO1、BO2接步进电机B相

                      GND共地连接

```

 TB6612控制逻辑表

```

AIN1 AIN2 | A通道状态  |  STBY  |  电机A相

---------|------------|--------|-----------

  0    0  |  停止/刹车 |   1    |   停止

  0    1  |    反转    |   1    |   反转

  1    0  |    正转    |   1    |   正转

  1    1  |  停止/刹车 |   1    |   停止

  X    X  |    停止    |   0    |   停止

```

  硬件选型说明

- 控制器: NXP MCXA153 Cortex-M33微控制器

- 驱动模块: TB6612FNG双H桥电机驱动模块

- 步进电机: 两相四线步进电机（额定电压12V）

- 电源: 逻辑电压5V，电机驱动电压12V

- 保护电路: 在VM端加入100μF电解电容和0.1μF陶瓷电容滤波 

软件设计与实现

下面是主程序的实现代码，其它的一些宏定义在别的文件，就不再粘贴了。

/*

* Copyright 2024 NXP

*

* SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause

*/

#include "fsl_debug_console.h"

#include "fsl_ctimer.h"

#include "fsl_common.h"

#include "pin_mux.h"

#include "board.h"

#include "fsl_gpio_cmsis.h"

#include "app.h"

/*******************************************************************************

* Definitions

******************************************************************************/

/*******************************************************************************

* Prototypes

******************************************************************************/

/*******************************************************************************

* Variables

******************************************************************************/

/* Whether the SW button is pressed */

volatile bool g_ButtonPress = false;

volatile bool g_SW3_ButtonPress = false;

uint32_t LEDLevel = LOGIC_LED_OFF;

uint8_t g_Run_stop = true;

const bool stepSequence[4][4] = {

{1, 0, 1, 0}, // 步序 1

{0, 1, 1, 0}, // 步序 2

{0, 1, 0, 1}, // 步序 3

{1, 0, 0, 1} // 步序 4

};

const bool cw_stepSequence[4][4] = {

{0, 1, 1, 0}, // 步序 1

{1,0, 1, 0}, // 步序 2

{1, 0,0, 1}, // 步序 3

{0, 1, 0, 1} // 步序 4

};

int currentStep = 0; // 当前步序索引

int direction = 1; // 方向：1为正转，-1为反转

unsigned long stepDelay = 10; // 每步延时（毫秒），控制转速

/* Match Configuration for Channel 0 */

static ctimer_match_config_t matchConfig0;

/* Match Configuration for Channel 1 */

static ctimer_match_config_t matchConfig1;

void Delay(unsigned int j)

{

for(;j!=1;j--){}

}

void DelayMS(unsigned int i)

{

for(;i!=1;i--)

Delay(10000);

}

void ctimer_match1_callback(uint32_t flags)

{

static uint32_t count_1 = 0;

static uint32_t matchUpdateCount_1 = 8;

static uint8_t last_state;

static uint8_t current_state;

current_state = GPIO_PinRead(GPIO1, 7);

if ((last_state == 0) && (current_state == 1)) {

if(count_1>5)

{

g_SW3_ButtonPress=true;

count_1=0;

}

}

last_state = current_state;

if(last_state==0)

{

if(count_1<6)

count_1++;

}

else

count_1=0;

/* if (++count > matchUpdateCount)

{

count = 0;

matchConfig1.matchValue >>= 1;

matchUpdateCount <<= 1;

if (matchUpdateCount == (1 << 8))

{

matchUpdateCount = 8;

matchConfig1.matchValue = CTIMER_CLK_FREQ / 2;

}

CTIMER_SetupMatch(CTIMER, CTIMER_MAT1_OUT, &matchConfig1);

}*/

#if defined(BOARD_HAS_NO_CTIMER_OUTPUT_PIN_CONNECTED_TO_LED)

/* No timer match output pin connected to a LED

* toggle LED manually according to match status

*/

if (CTIMER_GetOutputMatchStatus(CTIMER, CTIMER_EMT1_OUT))

{

LED_RED2_ON();

}

else

{

LED_RED2_OFF();

}

#endif

}

void ctimer_match0_callback(uint32_t flags)

{

static uint32_t count = 0;

static uint32_t matchUpdateCount = 8;

/* if (++count > matchUpdateCount)

{

count = 0;

matchConfig0.matchValue >>= 1;

matchUpdateCount <<= 1;

if (matchUpdateCount == (1 << 8))

{

matchUpdateCount = 8;

matchConfig0.matchValue = CTIMER_CLK_FREQ / 2;

}

CTIMER_SetupMatch(CTIMER, CTIMER_MAT0_OUT, &matchConfig0);

}*/

#if defined(BOARD_HAS_NO_CTIMER_OUTPUT_PIN_CONNECTED_TO_LED)

/* No timer match output pin connected to a LED

* toggle LED manually according to match status

*/

if (CTIMER_GetOutputMatchStatus(CTIMER, CTIMER_EMT0_OUT))

{

LED_RED1_ON();

}

else

{

LED_RED1_OFF();

}

#endif

}

/*******************************************************************************

* Code

******************************************************************************/

static void BUTTON_EventCallback(uint32_t pin, uint32_t event)

{

if (pin == EXAMPLE_BUTTON_PIN && event == ARM_GPIO_TRIGGER_FALLING_EDGE)

{

g_ButtonPress = true;

PRINTF("\r\nBUTTON SW2 Pressed! \r\n");

}

}

/*!

* @brief Main function

*/

int main(void)

{

ctimer_config_t config;

BOARD_InitHardware();

PRINTF("\r\nCMSIS GPIO Example! \r\n");

PRINTF("\r\nUse Button to toggle LED! \r\n");

/* BUTTON pin set up */

EXAMPLE_BUTTON_GPIO_INTERFACE.Setup(EXAMPLE_BUTTON_PIN, BUTTON_EventCallback);

EXAMPLE_BUTTON_GPIO_INTERFACE.SetEventTrigger(EXAMPLE_BUTTON_PIN, ARM_GPIO_TRIGGER_FALLING_EDGE);

/* LED pin set up */

EXAMPLE_LED_GPIO_INTERFACE.Setup(EXAMPLE_LED_PIN, NULL);

EXAMPLE_LED_GPIO_INTERFACE.SetDirection(EXAMPLE_LED_PIN, ARM_GPIO_OUTPUT);

EXAMPLE_LED_GPIO_INTERFACE.SetOutput(EXAMPLE_LED_PIN, LOGIC_LED_OFF);

CTIMER_GetDefaultConfig(&config);

CTIMER_Init(CTIMER, &config);

/* Configuration 0 */

matchConfig0.enableCounterReset = true;

matchConfig0.enableCounterStop = false;

matchConfig0.matchValue = CTIMER_CLK_FREQ / 20;

matchConfig0.outControl = kCTIMER_Output_Toggle;

matchConfig0.outPinInitState = false;

matchConfig0.enableInterrupt = true;

/* Configuration 1 */

matchConfig1.enableCounterReset = true;

matchConfig1.enableCounterStop = false;

matchConfig1.matchValue = CTIMER_CLK_FREQ / 20;

matchConfig1.outControl = kCTIMER_Output_Toggle;

matchConfig1.outPinInitState = true;

matchConfig1.enableInterrupt = true;

/* Create different ctimer_callback_table array for different CTimer instance. */

CTIMER_RegisterCallBack(CTIMER, &ctimer_callback_table[0], kCTIMER_MultipleCallback);

/*

* Macros CTIMER_MAT0_OUT and CTIMER_MAT1_OUT are nominal match output, instead of

* hardware MR0 and MR1 register match output.

* So CTIMER_MAT0_OUT can be defined as kCTIMER_Match_1, CTIMER_MAT1_OUT can be defined

* as kCTIMER_Match_3, which means they are MR1 and MR3 register match output.

*/

CTIMER_SetupMatch(CTIMER, CTIMER_MAT0_OUT, &matchConfig0);

CTIMER_SetupMatch(CTIMER, CTIMER_MAT1_OUT, &matchConfig1);

CTIMER_StartTimer(CTIMER);

while (1)

{

if (g_ButtonPress)

{

if(LEDLevel == LOGIC_LED_OFF)

{

EXAMPLE_LED_GPIO_INTERFACE.SetOutput(EXAMPLE_LED_PIN, LOGIC_LED_ON);

LEDLevel = LOGIC_LED_ON;

PWM_AIN2_OFF();PWM_AIN1_OFF();PWM_BIN2_OFF();PWM_BIN1_OFF();

DelayMS(1);

PWM_AIN2_ON();PWM_AIN1_ON();PWM_BIN2_ON();PWM_BIN1_ON();

direction=1;currentStep=0;

}

else

{

EXAMPLE_LED_GPIO_INTERFACE.SetOutput(EXAMPLE_LED_PIN, LOGIC_LED_OFF);

LEDLevel = LOGIC_LED_OFF;

PWM_AIN2_OFF();PWM_AIN1_OFF();PWM_BIN2_OFF();PWM_BIN1_OFF();

DelayMS(1);

PWM_AIN2_ON();PWM_AIN1_ON();PWM_BIN2_ON();PWM_BIN1_ON();

direction=0;currentStep=0;

}

g_ButtonPress = false;

}

if (g_SW3_ButtonPress)

{

g_SW3_ButtonPress=false;

g_Run_stop=!g_Run_stop;

}

if(g_Run_stop)

{

if(direction)

{

if(stepSequence[currentStep][0]) PWM_AIN1_ON();

else PWM_AIN1_OFF();

if(stepSequence[currentStep][1]) PWM_AIN2_ON();

else PWM_AIN2_OFF();

if(stepSequence[currentStep][2]) PWM_BIN1_ON();

else PWM_BIN1_OFF();

if(stepSequence[currentStep][3]) PWM_BIN2_ON();

else PWM_BIN2_OFF();

}

else

{

if(cw_stepSequence[currentStep][0]) PWM_AIN1_ON();

else PWM_AIN1_OFF();

if(cw_stepSequence[currentStep][1]) PWM_AIN2_ON();

else PWM_AIN2_OFF();

if(cw_stepSequence[currentStep][2]) PWM_BIN1_ON();

else PWM_BIN1_OFF();

if(cw_stepSequence[currentStep][3]) PWM_BIN2_ON();

else PWM_BIN2_OFF();

}

// 延时，控制转速

DelayMS(stepDelay);

// 计算下一步，实现循环

currentStep = (currentStep + 1) & 0x03;

}

else

{

PWM_AIN2_ON();PWM_AIN1_ON();PWM_BIN2_ON();PWM_BIN1_ON();

currentStep=0;

}

}

}

TB6612特定技术要点 

  TB6612与L298N的主要区别

1. 效率更高：导通电阻仅0.5Ω（L298N约3Ω）

2. 热性能更好：无需大散热片

3. 控制逻辑简化：支持PWM使能控制

4. 保护功能完善：内置过热和欠压保护

 TB6612驱动步进电机的优势

1. 支持高频PWM：可实现微步控制

2. 电流控制精确：可通过PWM调节相电流

3. 热保护：防止电机堵转损坏

4. 尺寸小巧：适合嵌入式应用

 实际调试中的发现

1. VM电压稳定性：需要足够的滤波电容

2. 地线布置：数字地和功率地要分开布局

3. STBY控制：在初始化时必须置高

4. PWM频率选择：20kHz左右效果最佳 

通过本项目，我掌握了：

1. TB6612电机驱动芯片的深入应用

2. 步进电机控制的核心原理

3. 嵌入式系统中断设计

4. 电机控制的安全保护机制

5. 硬件调试和故障排查技能 

 附录A：TB6612引脚功能表

| 引脚 | 名称 | 功能 | 连接 |

|------|------|------|------|

| 1,2 | AO1,AO2 | A通道输出 | 电机A相 |

| 3,4 | GND | 地 | 系统地 |

| 5,6 | VM | 电机电源 | 12V |

| 7,8 | VCC | 逻辑电源 | 5V |

| 9 | PWMA | A通道PWM |高电平 |

| 10 | AIN2 | A通道输入2 | GPIO3.31 |

| 11 | AIN1 | A通道输入1 | GPIO2.7 |

| 12 | STBY | 待机控制 | 高电平 |

| 13 | BIN1 | B通道输入1 | GPIO3.11 |

| 14 | BIN2 | B通道输入2 | GPIO3.10 |

| 15 | PWMB | B通道PWM |高电平 |

| 16,17 | BO2,BO1 | B通道输出 | 电机B相 |