【let's_do_2026年第3期】基于边缘AI的电机状态检测 - 电机和三轴加速度计驱动

本次活动是DigiKey得捷联合EEPW举办的"Let's do活动"，活动主题是：基于边缘AI的电机状态检测。

本文将对所购买的主控对电机和三轴加速度计进行驱动。

ULN2003驱动板

电机驱动使用的使ULN2003这个芯片，它是7 路达林顿晶体管阵列（每路是一个达林顿对 + 基极电阻 + 集电极续流二极管），现在所使用的驱动板是把其中 4 路引出来了，所以需要使用四个输出的GPIO。因此先在STM32CUBEMX中进行配置，将GPIO配置成输出模式，并且打上了标签：STEPPED_IN1~4。对应的引脚使PC5、PC6、PC7、PC9。为了有一个固定的节拍，在添加一个TIM6定时器，基本定时器（无输出通道），这里纯粹当时基用。然后重新生成一下代码

对应实物接线使CN10接口上面

一个周期 8 个状态，单相与双相交替：

序号通电相说明

• 整步（full-step）只有 A→B→C→D 四拍，步距角 11.25°（电机内部）；

• 半步在每两拍之间插入“两相同时通电”的中间位置，分辨率翻倍、运行更平滑、噪声更小（就是本次所使用的方式）

对于电机的驱动，一般只需要：初始化、正转、翻转、设置速度和停止，确定好了接口就可以开工便编写具体的逻辑了（完成代码看附件）

 void Stepper_Init(void);
 void Stepper_Forward(void);
 void Stepper_Reverse(void);
 bool Stepper_SetSpeed(uint32_t half_step_period_ms);
 void Stepper_Stop(void);

LIS3DH 加速计传感器

模块有好多接口，但是通过只有IIC接口预留了座子，所以就使用IIC的方式来驱动。还是需要先在CubeMX中进行配置，使用的使I2C的PB6和PB7接口

对应实物接线都在CN10接口上面

应用层主要使用的接口如下：

 /**
   * @brief  Verify the sensor and configure it for 100 Hz, normal mode,
   *         +/-2 g full scale with all three axes enabled.
   * @param  dev          Driver instance to initialize.
   * @param  hi2c         Initialized I2C handle (hi2c1 for PB6/PB7).
   * @param  address_7bit 7-bit I2C address, LIS3DH_I2C_ADDR_DEFAULT (0x19).
   * @retval LIS3DH_OK on success, LIS3DH_ERR_ID if WHO_AM_I does not match,
   *         LIS3DH_ERR_IO if the device does not answer.
   */
 LIS3DH_Status LIS3DH_Init(LIS3DH *dev, I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint8_t address_7bit);
 
 /**
   * @brief  Select the full-scale range. Takes effect immediately.
   */
 LIS3DH_Status LIS3DH_SetRange(LIS3DH *dev, LIS3DH_Range range);
 
 /**
   * @brief  Select the output data rate. LIS3DH_ODR_POWER_DOWN stops conversions.
   */
 LIS3DH_Status LIS3DH_SetOutputDataRate(LIS3DH *dev, LIS3DH_OutputDataRate odr);
 
 /**
   * @brief  Select low-power, normal or high-resolution operating mode.
   */
 LIS3DH_Status LIS3DH_SetMode(LIS3DH *dev, LIS3DH_Mode mode);
 
 /**
   * @brief  Enable or disable the auxiliary ADC and the temperature sensor.
   */
 LIS3DH_Status LIS3DH_SetTemperatureEnabled(LIS3DH *dev, bool enable);
 
 /**
   * @brief  Check whether a new set of acceleration samples is available.
   */
 bool LIS3DH_IsDataReady(LIS3DH *dev);
 
 /**
   * @brief  Read the three raw acceleration values with one burst transfer.
   */
 LIS3DH_Status LIS3DH_ReadRaw(LIS3DH *dev, LIS3DH_RawData *raw);
 
 /**
   * @brief  Read raw data and report whether a new sample set is available.
   *         STATUS_REG and the six output registers are read in one burst, so
   *         a polling loop only needs one I2C transaction per sample.
   */
 LIS3DH_Status LIS3DH_ReadRawIfReady(LIS3DH *dev, LIS3DH_RawData *raw, bool *ready);
 
 /**
   * @brief  Read the three axes converted to g.
   */
 LIS3DH_Status LIS3DH_ReadAcceleration(LIS3DH *dev, LIS3DH_Acceleration *acceleration);
 
 /**
   * @brief  Read the die temperature in degrees Celsius (approximately
   *         0 LSB = 25 C, 1 C per 8-bit digit).
   *         LIS3DH_SetTemperatureEnabled(dev, true) must be called first.
   */
 LIS3DH_Status LIS3DH_ReadTemperature(LIS3DH *dev, float *celsius);
 
 /**
   * @brief  Convert one raw axis value to mg using the configured range.
   */
 float LIS3DH_RawToMilliG(const LIS3DH *dev, int16_t raw);
 
 /**
   * @brief  Convert one raw axis value to g using the configured range.
   */
 float LIS3DH_RawToG(const LIS3DH *dev, int16_t raw);
 

主程序

完成驱动后，就是在主函数中进行调用了，首先将电机分为了四个档位：停止、低速、中速和高速，通过用户按键进行切换，随后串口不断打印出对应的状态以及三轴加速度计的数据。

根据上述连接上线之后，实物如下，最后就可以将程序烧录进入了。可以看到串口上位机中有对应的状态