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AX58100+STM32F303RE MCU 馬達控制參考設計指南

集佰睿科技 ? 2019-07-01 16:52 ? 次閱讀

1.簡介

此文檔闡釋了如何創(chuàng)建 AX58100 + STM32F303RE MCU 馬達控制參考設計(Motor ControlReference Design)的演示環(huán)境。

此參考設計展現(xiàn)了亞信完整的工業(yè)以太網(wǎng)EtherCAT解決方案——包括一整套基于Raspberry Pi 3 Model B+ 平臺的EtherCAT 主站解決方案以及 AX58100 + STM32F303RE MCU EtherCAT從站馬達控制參考設計解決方案。

AX58100 包含了2嵌入式的快速以太網(wǎng)物理層(Fast Ethernet PHYs)使其能支持銅線或光釬的工業(yè)以太網(wǎng)應用,同時也支持一些額外的接口如:Pulse Width Modulation (PWM), Incremental (ABZ)/Hall Encoder, SPI master, 32 Digital I/O, Emergency Stop Input, 等等這些接口能使設計者在不同的EtherCAT工業(yè)領(lǐng)域中更容易的運行AX58100——且無需增加額外的微處理器(Microcontroller)

AX58100 同時也支持SPI slave Local bus 兩種PDI(Process Data Interfaces),從而可以為系統(tǒng)設計者以最簡單的方式搭建一些標準EtherCAT環(huán)境,給那些Non-EtherCAT MCUDSP工業(yè)平臺——例如以下參考設計:

Figure 1-1. AX58100 + STM32F303RE MCU 馬達控制參考設計圖

Figure 1-2. AX58100 + STM32F303RE MCU 馬達控制參考設計拓撲圖

1.硬件/軟件要求

以下是安裝AX58100 + STM32F303REMCU馬達控制參考設計演示環(huán)境的硬件和軟件要求:

2-1.EtherCAT主站

2-1-1.硬件要求

請從Raspberry在線商城上購買Raspberry Pi 3 Model B+開發(fā)板(https://www.raspberrypi.org/products/raspberry-pi-3-model-b-plus/). Raspbian是Raspberry Pi平臺上較受歡迎的操作系統(tǒng),你可以從Raspberry Pi 3 Model B+ 產(chǎn)品網(wǎng)頁上下載更多的Raspbian軟件開發(fā)包。

Figure 2-1. Raspberry Pi 3 Model B+ Board

2-1-2.軟件要求

亞信在Raspberry Pi 3 Model B+平臺上開發(fā)了基于Raspbian v4.14.79 操作系統(tǒng)的EtherCAT主站協(xié)議包,如有需要,可聯(lián)系亞信公司(support@asix.com.tw)來獲取更多關(guān)于如何安裝亞信 Linux EtherCAT主站軟件包。

2-2.EtherCAT從站

2-2-1.硬件要求

請準備以下硬件來安裝AX58100 + STM32F303RE MCU馬達控制參考設計的演示環(huán)境。

Figure 2-2. AX58100 + STM32F303RE MCU EtherCAT Slave Environment

模塊名稱

說明

AX58100-EVB-SSPDI-1

AX58100 SPI Slave PDI board

可聯(lián)系亞信代理商(www.chipreal.com)購買AX58100-EVB-SSPDI-1 board

NUCLEO-F303RE

STM32 Nucleo-64 development board with STM32F303RE MCU

請從STMicroelectronics在線商城上購買NUCLEO-F303RE MCU board

X-NUCLEO-IHM07M1

Three-phase brushless DC motor driver expansion board based on L6230 for STM32 Nucleo

請從STMicroelectronics在線商城上購買X-NUCLEO-IHM07M1 BLDC motor driver board

Note: The default circuits of X-NUCLEO-IHM07M1 board are for NUCLEO-F302R8 development board. Please refer to Section 2-2-1-1to modify the circuits of X-NUCLEO-IHM07M1 board for NUCLEO-F303RE MCU development board.

BR2804-1700

BR2804 1700KV brushless DC motor

請從網(wǎng)上找到購買BR2804-1700brushless DC motor

Figure 2-3. AX58100-EVB-SSPDI-1 SPI Slave PDI Board

Figure 2-4. ST NUCLEO-F303RE MCU Board & X-NUCLEO-IHM07M1 BLDC Motor Driver Board

Figure 2-5. BR2804-1700 Brushless DC Motor

2-2-1-1.X-NUCLEO-IHM07M1 Board為匹配NUCLEO-F303RE的線路修改

AX58100板子通過SPI inerface(例:PB13~PB15 腳)連接到NUCLEO-F303RE 板,為了能正常運行,請按以下方式調(diào)整X-NUCLEO-IHM07M1板子的線路:

  • RemoveR82resistor to disconnect from NUCLEO-F303RE PB13 (SPI2_SCK)
  • RemoveR49resistor to disconnect from NUCLEO-F303RE PB14 (SPI2_MISO)
  • RemoveR66resistor to disconnect from NUCLEO-F303RE PB15 (SPI2_MOSI)

2-2-2.軟件環(huán)境

下面是所有被用來安裝AX58100 + STM32F303RE MCU馬達控制參考設計演示環(huán)境的軟件工具

軟件工具

版本

AX58100_P-NUCLEO-IHMxxx_Demo_Firmware_ Source

v1.0.0 and later

Keil MDK-ARM uVision5 Development Tool

v5.22.0.0

Beckhoff TwinCAT 3.1 – eXtended Automation Engineering (XAE)

v3.1.4020.32

Beckhoff EtherCAT Slave Stack Code Tool (with SSC Code Version 5.11)

v1.3.2.0

STMicroelectronics STM32 ST-LINK Utility

v3.9.0

3.快速開始

以下是快速安裝AX58100 + STM32F303RE MCU馬達控制參考設計演示環(huán)境的步驟:

3-1.準備軟件開發(fā)環(huán)境

3-1-1.安裝Keil MDK-ARM uVision5開發(fā)工具

首先請購買并安裝Keil MDK-ARM uVision5 開發(fā)工具并訪問Keil MDK-ARM網(wǎng)站獲取更多信息。

3-1-2.安裝TwinCAT 3.1 – eXtended Automation Engineering (XAE)工具

3-1-3.安裝SSC(Slave Stack Code)工具

注意:在下載EtherCATSSC(Slave Stack Code)工具前請先注冊成ETG(https://www.ethercat.org/en/membership_application.html)會員。

從ETG網(wǎng)站(https://www.ethercat.org/)下載 EtherCAT SSC(Slave Stack Code)工具;解壓下載文件(如. “SSC_V5i11.zip”) ;在Windows系統(tǒng)下運行安裝SSC安裝程序(如. “EtherCAT Slave Stack Code Tool.exe”)

3-1-4.安裝STM32 ST-LINK程序

請從STMicroelectronics網(wǎng)站上下載并安裝STM32 ST-LINK程序,使得NUCLEO-F303RE MCU能有合適的驅(qū)動,如下圖所示:

3-2.生成EtherCATSSC源碼文件

這部分說一下如何用BeckhoffSSC 工具生成EtherCATSSC源碼文件

  1. 1. 找到AX58100 + STM32F303RE MCU 馬達控制演示文件夾目錄(如. “AX58100_P-NUCLEO-IHMxxx_Demo_Firmware_v1.0.0_Source”).
  2. 2. 運行Beckhoff SSC工具,打開AX58100 firmware SSC project 文件(如.“cia402appl.esp”).

3.選擇“Project”-“Create new Slave Files” 菜單來生成EtherCAT Slave Stack Code source文件.


3-3.創(chuàng)建AX58100 + STM32F303RE MCU Motor Control FirmwareSource

這個章節(jié)說一下如何用Keil MDK-ARM uVision5開發(fā)工具創(chuàng)建AX58100 + STM32F303RE MCU馬達控制演示分位。

  1. 復制EtherCATSSC代碼文件(從章節(jié)3-2生成)到“AppliedSrc”文件夾下

千萬注意不要覆蓋已存在于“AppliedSrc”文件夾下的文件。

2.運行Keil MDK-ARM uVision5 工具來打開to open AX58100 firmware uVision5 工程文件(如. “AX58100_P-NUCLEO-IHMxxx_Demo.uvprojx”).

3. 選擇“Manage Project Items”并手動添加“Beckhoff_SSC”, “AX58100_Driver”, “AX58100_Application” 組, 然后依次從“Beckhoff_SSC\AppliedSrc”, “AX58100\driver” and “AX58100\application” 這三個文件夾下添加這個代碼文件到這些組中。

4. 選擇“Rebuid all target files” 來創(chuàng)建AX58100 + STM32F303RE MCU 馬達控制演示固件。

3-4.NUCLEO-F303RE MCU Board內(nèi)存中運行演示固件

這個章節(jié)闡述了如何在NUCLEO-F303RE MCU board上用Keil MDK-ARM uVision5開發(fā)工具來運行AX58100 + STM32F303RE MCU馬達控制固件代碼

  1. 請先安裝STM32 ST-LINK 軟件包,并確定NUCLEO-F303RE MCU board上的“STLink Virtual COM Port”驅(qū)動已經(jīng)正確安裝

2. 在”Flash”菜單下選擇“Configure Flash Tools” 下的Keil MDK-ARM uVision5Tool.

3. 選擇“Utilities” 選項,點擊“Setting” 按鈕來給NUCLEO-F303RE MCU手動添加“STM32F3xx 512KB Flash” Flash Programming Algorithm,如下圖:


4.點擊按鈕開始下載編譯在NUCLEO-F303RE MCU board Flash內(nèi)存上的AX58100 + STM32F303RE MCU 馬達控制演示固件代碼(如. AX58100_STM32F303RE_MotorControl_Demo.axf”)

3-5.如何在TwinCAT上更新AX58100的EEPROM

這部分講解一下如何用TwinCAT工具來更新AX58100 EEPROM

  1. 復制AX58100 + STM32F303RE MCU馬達控制參考設計的ESI 文件(如. “AX58100_P-NUCLEO-IHMxxx_Demo_Rev02_ESI_20190530.xml”) 到TwinCAT3 ESI 文件的默認文件夾下(如.“C:\TwinCAT\3.1\Config\Io\EtherCAT”).


2. 在TwinCAT 3工具上創(chuàng)建一個新的project。

3.選擇“TWINCAT” -> “EtherCAT Devices” -> “Reload Device Descriptions”讓AX58100 + STM32F303RE MCU 馬達控制參考設計新的ESI 文件起作用。

4. 選擇“Scan” 來找到“AX58100_P-NUCLEO-IHMxxx_Demo”設備。

5.從“AX58100-P-NUCLEO-IHMxxx_Demo” 設備中選擇“EEPROM Update” 來開始更新AX58100

6.關(guān)機再打開AX58100 board來讓新的EEPROM硬件配置起作用。

3-6.驗證AX58100 + STM32F303RE MCU馬達驅(qū)動演示固件。

這個章節(jié)闡述一下如何驗證AX58100 + STM32F303RE MCU 馬達驅(qū)動演示固件。

  1. 開啟AX58100-EVB-SSPDI-1 board & NUCLEO-F303RE/X-NUCLEO-IHM07M1 boards (EtherCATSlave).
  2. 開啟Raspberry Pi 3 Model B+ board (EtherCAT Master) 并讓他支持Wi-Fi AP模式.

手機或平板上打開Wi-Fi 設置來創(chuàng)建一個Raspberry Pi 3 Model B+ board的Wi-Fi鏈接,配置如下:

WIFI_SSID = AsixEthercatMaster
WIFI_PWD = 12345678

3.用以下信息登錄AX58100 馬達控制演示軟件包的服務器。

WEB_IP = 192.168.2.200
WEB_USER = admin WEB_PWD = admin

4.點擊“Scan” 按鈕,找到“AX58100_P-NUCLEO-IHMxxx_Demo” 設備.

5. 選擇一個合適的Slave Index 值(default: 1) 和馬達控制設置, 然后點擊“Start” 按鈕。

6.你應該能看到馬達已經(jīng)正常運轉(zhuǎn)了。

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