二相四线步进电机
步进电机是将电脉冲信号，转变为角位移或线位移的开环控制电机，又称为脉冲电机。步进电机组成最主要的就是转子和定子部分。
- 定子，就是由电流控制磁场方向，通电时就会产生磁力；
- 转子，被定子环绕在中间受定子磁场变化产生转动（下方示意图中转动的指针）
通过给定子通电，产生磁力，将转子吸附过来，那转子就会转一小格；通过给定子连续的通电，就可以实现让转子转动。
在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数。当步进驱动器接收到一个脉冲信号时，它就可以驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。因此：
- 可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；
- 可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的；
- 可以通过控制绕组通电顺序，达到控制电机正反转的目的。
模块来源
采购链接：https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.4be02e8dpoBqfX&id=642594293054&_u=72t4uge55e33
资料下载：无
模块原理
二相四线步进电机，二相指的是有两个线圈，四线指的是每一个线圈有两根线。其中A+与A-为一相，B+与B-为一相。
要让它转动起来，需要给线圈连续通电。而转动方式有四拍方式、八拍方式。
四拍方式的转动顺序：【A+】->【B+】->【A-】->【B-】。
八拍方式的转动顺序：【A+】->【A+B+】->【B+】->【B+A-】->【A-】->【A-B-】->【B-】->【B-A+】。
使用磁性电机，电流越大，磁力越强。虽然直接使用开发板的GPIO去控制步进电机也可以，但是会有损坏开发板引脚的风险。因此我们需要考虑一个合适的步进电机驱动。
移植工程
4.18.4-1 引脚选择
要想让步进电机动起来，我们需要先配置好引脚。引脚的配置直接配置为推挽输出模式即可。
c
#define AP_RCU RCU_GPIOG
#define AP_PORT GPIOG
#define AP_PIN GPIO_PIN_12
#define AM_RCU RCU_GPIOG
#define AM_PORT GPIOG
#define AM_PIN GPIO_PIN_10
#define BP_RCU RCU_GPIOB
#define BP_PORT GPIOB
#define BP_PIN GPIO_PIN_9
#define BM_RCU RCU_GPIOB
#define BM_PORT GPIOB
#define BM_PIN GPIO_PIN_6
#define AP(X) gpio_bit_write(AP_PORT, AP_PIN, X?SET:RESET)//A+
#define AM(X) gpio_bit_write(AM_PORT, AM_PIN, X?SET:RESET)//A-
#define BP(X) gpio_bit_write(BP_PORT, BP_PIN, X?SET:RESET)//B+
#define BM(X) gpio_bit_write(BM_PORT, BM_PIN, X?SET:RESET)//B-1
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c
/******************************************************************
* 函 数 名 称：stepper_motor_config
* 函 数 说 明：对步进电机引脚初始化
* 函 数 形 参：无
* 函 数 返 回：无
* 作 者：LC
* 备 注：无
******************************************************************/
void stepper_motor_config(void)
{
rcu_periph_clock_enable(AP_RCU); // 开启时钟
rcu_periph_clock_enable(AM_RCU); // 开启时钟
rcu_periph_clock_enable(BP_RCU); // 开启时钟
rcu_periph_clock_enable(BM_RCU); // 开启时钟
/* 配置A+推挽输出模式 上拉模式 */
gpio_mode_set(AP_PORT,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,AP_PIN);
gpio_output_options_set(AP_PORT,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_OSPEED_50MHZ,AP_PIN);
/* 配置A-推挽输出模式 上拉模式 */
gpio_mode_set(AM_PORT,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,AM_PIN);
gpio_output_options_set(AM_PORT,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_OSPEED_50MHZ,AM_PIN);
/* 配置B+推挽输出模式 上拉模式 */
gpio_mode_set(BP_PORT,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,BP_PIN);
gpio_output_options_set(BP_PORT,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_OSPEED_50MHZ,BP_PIN);
/* 配置B-推挽输出模式 上拉模式 */
gpio_mode_set(BM_PORT,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,BM_PIN);
gpio_output_options_set(BM_PORT,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_OSPEED_50MHZ,BM_PIN);
AP(0);
BP(0);
AM(0);
BM(0);
}1
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4.18.4-2 驱动方式
本案例使用的是八拍方式驱动步进电机，则顺时针的控制方式为：
最终实现顺时针旋转的代码：
c
//顺时针，转动顺序：a+ b+ a- b-
void motor_cw(void)
{
motor_cw_flag = 1;
motor_ccw_flag = 0;
//开启了顺时针动作
if( motor_cw_flag == 1 )
{
BM ( 0 );
AM ( 0 );
BP ( 0 );
AP ( 1 );
delay_1ms(2);
BM ( 0 );
AM ( 0 );
BP ( 1 );
AP ( 1 );
delay_1ms(2);
BM ( 0 );
AM ( 0 );
BP ( 1 );
AP ( 0 );
delay_1ms(2);
BM ( 0 );
AM ( 1 );
BP ( 1 );
AP ( 0 );
delay_1ms(2);
BM ( 0 );
AM ( 1 );
BP ( 0 );
AP ( 0 );
delay_1ms(2);
BM ( 1 );
AM ( 1 );
BP ( 0 );
AP ( 0 );
delay_1ms(2);
BM ( 1 );
AM ( 0 );
BP ( 0 );
AP ( 0 );
delay_1ms(2);
BM ( 1 );
AM ( 0 );
BP ( 0 );
AP ( 1 );
delay_1ms(2);
}
}1
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逆时针旋转同理。
c
//逆时针，转动顺序：b- a- b+ a+
void motor_ccw( void )
{
motor_cw_flag = 0;
motor_ccw_flag = 1;
//如果开启了逆时针动作
if( motor_ccw_flag == 1 )
{
BM ( 1 );
AM ( 0 );
BP ( 0 );
AP ( 0 );
delay_1ms(2);
BM ( 1 );
AM ( 1 );
BP ( 0 );
AP ( 0 );
delay_1ms(2);
BM ( 0 );
AM ( 1 );
BP ( 0 );
AP ( 0 );
delay_1ms(2);
BM ( 0 );
AM ( 1 );
BP ( 1 );
AP ( 0 );
delay_1ms(2);
BM ( 0 );
AM ( 0 );
BP ( 1 );
AP ( 0 );
delay_1ms(2);
BM ( 0 );
AM ( 0 );
BP ( 1 );
AP ( 1 );
delay_1ms(2);
BM ( 0 );
AM ( 0 );
BP ( 0 );
AP ( 1 );
delay_1ms(2);
BM ( 1 );
AM ( 0 );
BP ( 0 );
AP ( 1 );
delay_1ms(2);
}
}1
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我们在顺时针和逆时针函数中，加入了一个开启标志位，只有当对应标志位为1时，才会开启动作。
例如，我要让它顺时针旋转，那么可以这样写：
c
motor_cw_flag = 1; //开启顺时针旋转
motor_ccw_flag = 0; //关闭逆时针旋转1
2
2
而逆时针旋转，可以这样写：
c
motor_cw_flag = 0; //关闭顺时针旋转
motor_ccw_flag = 1; //开启逆时针旋转1
2
2
移植步骤中的导入.c和.h文件与上一节相同，只是将.c和.h文件更改为bsp_stepper_motor.c与bsp_stepper_motor.h。见2.2.3.3 移植至工程。这里不再过多讲述。移植完成后面修改相关代码。
详细可见【TTP224触摸传感器】中的移植至工程目录（点我查看）。这里不再过多讲述。移植完成后面修改相关代码。
(新版本)空白工程文件（更新了usart串口的文件：以后就不用在usart文件中进行更改了）
文件下载
文件4.15.3.3-1 空白工程 文件bsp_stepper_motor.c的代码如下：
c
/******************************************************************************
* 测试硬件：立创开发板·GD32E230C8T6 使用主频72Mhz 晶振8Mhz
* 版 本 号: V1.0
* 修改作者: www.lckfb.com
* 修改日期: 2023年11月02日
* 功能介绍:
*****************************************************************************
* 梁山派软硬件资料与相关扩展板软硬件资料官网全部开源
* 开发板官网：www.lckfb.com
* 技术支持常驻论坛，任何技术问题欢迎随时交流学习
* 立创论坛：club.szlcsc.com
* 其余模块移植手册：【立创·GD32E230C8T6开发板】模块移植手册
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******************************************************************************/
#include "bsp_stepper_motor.h"
#include "systick.h"
#include "stdio.h"
#include "math.h"
uint8_t motor_cw_flag = 0;
uint8_t motor_ccw_flag = 0;
uint16_t step_count = 0;
/******************************************************************
* 函 数 名 称：stepper_motor_config
* 函 数 说 明：对步进电机引脚初始化
* 函 数 形 参：无
* 函 数 返 回：无
* 作 者：LC
* 备 注：无
******************************************************************/
void stepper_motor_config(void)
{
rcu_periph_clock_enable(AP_RCU); // 开启时钟
rcu_periph_clock_enable(AM_RCU); // 开启时钟
rcu_periph_clock_enable(BP_RCU); // 开启时钟
rcu_periph_clock_enable(BM_RCU); // 开启时钟
/* 配置A+推挽输出模式 上拉模式 */
gpio_mode_set(AP_PORT,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,AP_PIN);
gpio_output_options_set(AP_PORT,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_OSPEED_50MHZ,AP_PIN);
/* 配置A-推挽输出模式 上拉模式 */
gpio_mode_set(AM_PORT,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,AM_PIN);
gpio_output_options_set(AM_PORT,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_OSPEED_50MHZ,AM_PIN);
/* 配置B+推挽输出模式 上拉模式 */
gpio_mode_set(BP_PORT,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,BP_PIN);
gpio_output_options_set(BP_PORT,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_OSPEED_50MHZ,BP_PIN);
/* 配置B-推挽输出模式 上拉模式 */
gpio_mode_set(BM_PORT,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,BM_PIN);
gpio_output_options_set(BM_PORT,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_OSPEED_50MHZ,BM_PIN);
AP(0);
BP(0);
AM(0);
BM(0);
}
//顺时针，转动顺序：a+ b+ a- b-
void motor_cw(void)
{
motor_cw_flag = 1;
motor_ccw_flag = 0;
//开启了顺时针动作
if( motor_cw_flag == 1 )
{
BM ( 0 );
AM ( 0 );
BP ( 0 );
AP ( 1 );
delay_1ms(2);
BM ( 0 );
AM ( 0 );
BP ( 1 );
AP ( 1 );
delay_1ms(2);
BM ( 0 );
AM ( 0 );
BP ( 1 );
AP ( 0 );
delay_1ms(2);
BM ( 0 );
AM ( 1 );
BP ( 1 );
AP ( 0 );
delay_1ms(2);
BM ( 0 );
AM ( 1 );
BP ( 0 );
AP ( 0 );
delay_1ms(2);
BM ( 1 );
AM ( 1 );
BP ( 0 );
AP ( 0 );
delay_1ms(2);
BM ( 1 );
AM ( 0 );
BP ( 0 );
AP ( 0 );
delay_1ms(2);
BM ( 1 );
AM ( 0 );
BP ( 0 );
AP ( 1 );
delay_1ms(2);
}
}
//逆时针，转动顺序：b- a- b+ a+
void motor_ccw( void )
{
motor_cw_flag = 0;
motor_ccw_flag = 1;
//如果开启了逆时针动作
if( motor_ccw_flag == 1 )
{
BM ( 1 );
AM ( 0 );
BP ( 0 );
AP ( 0 );
delay_1ms(2);
BM ( 1 );
AM ( 1 );
BP ( 0 );
AP ( 0 );
delay_1ms(2);
BM ( 0 );
AM ( 1 );
BP ( 0 );
AP ( 0 );
delay_1ms(2);
BM ( 0 );
AM ( 1 );
BP ( 1 );
AP ( 0 );
delay_1ms(2);
BM ( 0 );
AM ( 0 );
BP ( 1 );
AP ( 0 );
delay_1ms(2);
BM ( 0 );
AM ( 0 );
BP ( 1 );
AP ( 1 );
delay_1ms(2);
BM ( 0 );
AM ( 0 );
BP ( 0 );
AP ( 1 );
delay_1ms(2);
BM ( 1 );
AM ( 0 );
BP ( 0 );
AP ( 1 );
delay_1ms(2);
}
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文件bsp_stepper_motor.h的代码如下：
c
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* 测试硬件：立创开发板·GD32E230C8T6 使用主频72Mhz 晶振8Mhz
* 版 本 号: V1.0
* 修改作者: www.lckfb.com
* 修改日期: 2023年11月02日
* 功能介绍:
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******************************************************************************/
#ifndef _BSP_STEPPER_MOTOR_H_
#define _BSP_STEPPER_MOTOR_H_
#include "gd32e23x.h"
#define AP_RCU RCU_GPIOA
#define AP_PORT GPIOA
#define AP_PIN GPIO_PIN_1
#define AM_RCU RCU_GPIOB
#define AM_PORT GPIOB
#define AM_PIN GPIO_PIN_0
#define BP_RCU RCU_GPIOA
#define BP_PORT GPIOA
#define BP_PIN GPIO_PIN_2
#define BM_RCU RCU_GPIOB
#define BM_PORT GPIOB
#define BM_PIN GPIO_PIN_1
#define AP(X) gpio_bit_write(AP_PORT, AP_PIN, X?SET:RESET)//A+
#define AM(X) gpio_bit_write(AM_PORT, AM_PIN, X?SET:RESET)//A-
#define BP(X) gpio_bit_write(BP_PORT, BP_PIN, X?SET:RESET)//B+
#define BM(X) gpio_bit_write(BM_PORT, BM_PIN, X?SET:RESET)//B-
extern uint8_t motor_cw_flag;
extern uint8_t motor_ccw_flag;
void stepper_motor_config(void);
void motor_ccw( void );
void motor_cw(void);
#endif1
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移植验证
在main.c中编写以下代码：
c
/******************************************************************************
* 测试硬件：立创开发板·GD32E230C8T6 使用主频72Mhz 晶振8Mhz
* 版 本 号: V1.0
* 修改作者: www.lckfb.com
* 修改日期: 2023年11月02日
* 功能介绍:
*****************************************************************************
* 梁山派软硬件资料与相关扩展板软硬件资料官网全部开源
* 开发板官网：www.lckfb.com
* 技术支持常驻论坛，任何技术问题欢迎随时交流学习
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* 其余模块移植手册：【立创·GD32E230C8T6开发板】模块移植手册
* 关注bilibili账号：【立创开发板】，掌握我们的最新动态！
* 不靠卖板赚钱，以培养中国工程师为己任
******************************************************************************/
#include "gd32e23x.h"
#include "systick.h"
#include <stdio.h>
#include "bsp_usart.h"
#include "bsp_stepper_motor.h"
int main(void)
{
uint8_t motor_flag = 0;
//滴答定时器初始化 1ms
systick_config();
//串口0初始化 调试
usart_gpio_config(9600U);
//步进电机初始化
stepper_motor_config();
printf("Start!\r\n");
while(1)
{
int i = 30;
while(i > 0)
{
motor_cw();
i--;
delay_1ms(2);
}
i = 30;
while(i > 0)
{
motor_ccw();
i--;
delay_1ms(2);
}
}
}1
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现象：