基于专用控制芯片的步进电机运动控制系统设计

石星星，吴洪涛

（南京航空航天大学 机电学院，江苏 南京 210016）

步进电机是一种将电脉冲信号转化为角位移或线位移的电磁机械装置。步进电机的稳定性和可靠性直接影响到工业控制领域的精度，特别是在点胶点焊等高精度运动控制系统中，对于步进电机的精度和稳定性要求更高。所以说，对于步进电机控制系统的研究，不论是在实际效益还是理论价值方面意义都将是巨大的[1-2]。近年来不少专家学者研制出性能不错的步进电机控制系统，然而这些控制系统具有微处理器需处理的任务量大、PCB板元器件较多、系统不够稳定等缺点，这给系统的可靠性带来了较大的隐患。随着电子技术的发展，步进电机的很多功能单元如加减速控制、微步控制等都走向模块化，并且具有体积小、重量轻、工作稳定、能够实现多轴控制等优点，这给步进电机控制系统的设计和开发带来了很大的方便。

基于以上的考虑，文中利用微控制器AT90CAN128、步进电机运动控制芯片TMC429和步进电机驱动芯片TMC262设计了一种控制驱动一体化的3轴步进电机控制系统。通信方面设计了RS485接口，用于上位机与控制驱动板之间的通信，增加了CAN接口，为后续多轴联动、生产线网络化作功能扩展。

1 系统的总体设计

设计的步进电机控制系统结构框图如图1所示。

在该系统中设计完成的控制兼驱动集成板可作为下位机，PC、PLC和DSP等可作为上位机，上、下位机通过RS485或CAN总线等通讯接口进行通讯。上位机主要负责发送驱动装置（步进电机）的运动控制指令（如位移、速度、加速度等），下位机（微控制器）负责接收指令并对指令进行处理以输出步进电机运动所需要的脉冲信号和方向信号。……