Ding:Schrittmotor Controller TMC222micro

Foto
Basisdaten
Status	unbenutzbar
Schöpfer	Udo (Diskussion)

• 

  Unterseite mit Bauteilen

• 

  Oberseite mit Klemmen und Beschriftung

Diese Seite befindet sich im Aufbau (BETA Status)

---

Der TMC222 ist ein Schrittmotor Controller für Positionierungsaufgaben

Die Position kann hierbei mit einem 16-Bit breiten Wert (0 - 65535) bestimmt werden. Im Idealfall wird dem Chip nur die Position angegeben an welche er den Motor steuern soll, der Rest wie Beschleunigung, Verzögerung, Geschwindigkeit, StepMode, Strombegrenzung usw. usf. wird vom Chip gesteuert, dies muss im IC natürlich vorher einmalig eingestellt sein.

Anwendungen

Mir fallen für diesen Einsatzzweck folgende Anwendungen ein:

• Modellbahn: Drehscheibensteuerung, Schrankensteuerung, Hebebrückensteuerung
• Regalsystem: Regalroboter fü z.B. CD-Sammlung ;-)
• Zeigersteuerung: Zeiger für Analog Uhr, Anzeigeistrumente (Amaturenbrett im KFZ)
• Lüftung: Schiebersteuerung für Luftverteiler

Außerdem ist im TMC222 eine Wegoptimierung eingebaut

Ist die angegebene Position von der aktuellen Position z.B. links herum kürzer als rechts herum wird dieser Weg eingeschlagen. Beispiel: akt. Pos = 250, Zielpos = 65530 (links herum wären nur -250 & -5 also -255 Schritte nötig) Dies kann durch abfragen der aktuellen Position und geschickter Programmierung der Zielposition umgangen werden. Auch kann die aktuelle Position jederzeit genullt oder auf einen beliebigen Wert gesetzt werden.

Genau aus diesem Grund ist dieses IC auch NICHT für z.B. CNC Steuerungen geeignet. Vielmehr eignet sich dieses IC um bestimmte Positionen mit definierten Parametern zu "anzufahren".

Dieses Sketch wird diskret ohne TMC Library (GitHub) aufgebaut

• Beachte: Die I2C Leitungen, SCL und SDA benötigen jeweils einmalig einen 10kR Pull Up Widerstand zu +5V des Arduino
• Beachte: Die Versorgungsspannung des TMC222 darf nicht unter 8V liegen
• Beachte: Es muss ein Schrittmotor an die Platine angeschlossen sein
• Beachte: Die Pins HW und SWI haben keinen Logic Level!

HW löst den zweiten Adressbereich aus mehr dazu im Datenblatt

SWI ist ein Eingang für einen Refernzschalter mehr dazu im Datenblatt

Um diese Eingange auszulösen reicht ein Schalten auf (+UB)/GND im anderen Fall sind diese offen zu halten.

Im Layout wurde ein Schalten gegen GND vorgesehen

Important Hint: The SWI is not a logic level input as usual;

it needs to be connected via 1K resistor either to (+VBAT) or GND;

ansonsten kann der TMC keine sinnvollen Daten generieren

Datenblatt zum TMC222: http://www.trinamic.com/_articles/products/integrated-circuits/tmc222/_datasheet/TMC222_datasheet.pdf

Adressierung und OTP Memory

Der TMC222 wird über I2C (TWI) Bus angesprochen, dazu ist es erforderlich dass bei Verwenung mehrerer dieser ICs jeder seine eigene Adresse erhält, da sonst auf dem BUS Konflikte auftreten.

Hierzu hat der TMC22 einen sog. OPT Speicher (frei übersetzt Einmalig programmiererbarer Speicher) Die Speicherzellen in diesem Speicher können ähnlich wie in einem EPROM gesetzt aber nie wieder zurückgesetzt werden. d.h. der Speicher inhalt kann jederzeit verändert werden aber nur nach oben. Es sist also Vorsicht beim beschreiben dieser Speicherzellen gegeben. Es muss also dem IC einmalig eine eindeutige Adresse gegeben werden. Hilfreich kann hier der HW Eingang sein, dieser Schaltet zwischen zwei Adressbereichen um.

      HW = offen : 16 verfügbare Adressen ab 0xC0 (DEZ=192) jede 4. Adresse, jede 2. Adresse bestimmt schreiben/lesen
      HW = GND   : 16 verfügbare Adressen ab 0xC2 (DEZ=194) jede 4. Adresse, jede 2. Adresse bestimmt schreiben/lesen

Siehe auch im Datenblatt Abschnitt "6.3 Physical Address of the circuit"

Es ist somit möglich bis zu maximal 32 Motoren an einem einzigen Arduino I2C-Bus unabhängig voneinander anzusteuern

Aufbau / Berechnung der I2C Adressierung (1 Byte)

       Im Datenblatt wird AD0 auf Bit1 genannt, da Bit0 IMMER die Richtung (schreiben/lesen) definiert.
          Bit7  Bit6  Bit5  Bit4  Bit3  Bit2  Bit1  Bit0
          ^     ^     ^     ^     ^     ^     ^     ^
          |     |     |     |     |     |     |     |
          |     |     |     |     |     |     |     Schreiben/Lesen
          |     |     |     |     |     |     HW-Pin Status
          |     |     |     |     |     programmierbares Adress-Bit
          |     |     |     |     programmierbares Adress-Bit 
          |     |     |     programmierbares Adress-Bit      
          |     |     programmierbares Adress-Bit      
          |     Immer 1 (HIGH) fest eigebrannt
          Immer 1 (HIGH) fest eigebrannt      
    

Auch die Motorparameter können in diesem OTP Speicher abgelegt werden, diese sind allerdings auch in einem flüchtigen RAM konfigurierbar und müssen dann eben bei jedem Neustart/Reset neu parametriert werden.

Die Steuerung geschieht immer mit einem sog. Daten-Telegramm, in welchen die einzelnen Paramerter eingetragen sind. Je nach Befehl an den TMC222 sind diese Telegramme anders aber ähnlich aufgebaut. Hierzu habe ich eingenen Funtionen im Nachfolgenden Sketch geschrieben.

Damit das ganze nicht zu sehr Theorie wird

baue ich in den kommenden Tagen so nach und nach ein Arduino Sketch auf, welches entsprechend dokumentiert den Einstieg in die Ansteuerung des TC222 erleichtern soll.

---

Aufbau des Sketches Schritt für Schritt

Als erstes müssen wir die Befehle definieren

Diese definieren wir als Konstanten mit sprechenden Bezeichnungen, damit wir uns nicht den Wert merken müssen

 // TMC222 Befehlssatz
 const byte _TMC222GetFullStatus1     = 0x81;
 const byte _TMC222GetFullStatus2     = 0xFC;
 const byte _TMC222GetOTPParam        = 0x82;
 const byte _TMC222GotoSecurePosition = 0x84;
 const byte _TMC222HardStop           = 0x85;
 const byte _TMC222ResetPosition      = 0x86;
 const byte _TMC222ResetToDefault     = 0x87;
 const byte _TMC222RunInit            = 0x88;
 const byte _TMC222SetMotorParam      = 0x89;
 const byte _TMC222SetOTPParam        = 0x90;
 const byte _TMC222SetPosition        = 0x8B;
 const byte _TMC222SoftStop           = 0x8F;

 #include <Wire.h>                            // Bibliothek damit wir Daten über I2C Senden/Empfangen können

Der Setup Teil

  void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  // Nach einem Reset MUSS immer ein _TMC222GetFullStatus1 ausgeführt werden!

     Serial.begin(9600);        // open the serial port at 9600 bps:

     // Vordefinition aller erlaubten Adressen für die TMC222 IC's (nur der Übersicht wegen)
     _TMC222adr[0] = 0xC0;      // Eingang HW = offen = 0 // Dies ist auch die Adresse eines fabrikneuen IC's wenn HW=offen
     _TMC222adr[1] = 0xC4;      // Eingang HW = offen = 0 //
     _TMC222adr[2] = 0xC8;      // Eingang HW = offen = 0 //
     _TMC222adr[3] = 0xCC;      // Eingang HW = offen = 0 //
     _TMC222adr[4] = 0xD0;      // Eingang HW = offen = 0 //
     _TMC222adr[5] = 0xD4;      // Eingang HW = offen = 0 //
     _TMC222adr[6] = 0xD8;      // Eingang HW = offen = 0 //
     _TMC222adr[7] = 0xDC;      // Eingang HW = offen = 0 //
     _TMC222adr[8] = 0xE0;      // Eingang HW = offen = 0 //
     _TMC222adr[9] = 0xE4;      // Eingang HW = offen = 0 //
     _TMC222adr[10] = 0xE8;     // Eingang HW = offen = 0 //
     _TMC222adr[11] = 0xEC;     // Eingang HW = offen = 0 //
     _TMC222adr[12] = 0xF0;     // Eingang HW = offen = 0 //
     _TMC222adr[13] = 0xF4;     // Eingang HW = offen = 0 //
     _TMC222adr[14] = 0xF8;     // Eingang HW = offen = 0 //
     _TMC222adr[15] = 0xFC;     // Eingang HW = offen = 0 //
     _TMC222adr[16] = 0xC2;     // Eingang HW = GND   = 1 // Dies ist auch die Adresse eines fabrikneuen IC's wenn HW=GND
     _TMC222adr[17] = 0xC3;     // Eingang HW = GND   = 1 // !!!  GND=1 gilt nur in diesem Fall da dies kein Logic Level ist
     _TMC222adr[18] = 0xCA;     // Eingang HW = GND   = 1 // !!!  GND=1 gilt nur in diesem Fall da dies kein Logic Level ist
     _TMC222adr[19] = 0xCE;     // Eingang HW = GND   = 1 // !!!  GND=1 gilt nur in diesem Fall da dies kein Logic Level ist
     _TMC222adr[20] = 0xD2;     // Eingang HW = GND   = 1 // !!!  GND=1 gilt nur in diesem Fall da dies kein Logic Level ist
     _TMC222adr[21] = 0xD3;     // Eingang HW = GND   = 1 // !!!  GND=1 gilt nur in diesem Fall da dies kein Logic Level ist
     _TMC222adr[22] = 0xDA;     // Eingang HW = GND   = 1 // !!!  GND=1 gilt nur in diesem Fall da dies kein Logic Level ist
     _TMC222adr[23] = 0xDE;     // Eingang HW = GND   = 1 // !!!  GND=1 gilt nur in diesem Fall da dies kein Logic Level ist
     _TMC222adr[24] = 0xE2;     // Eingang HW = GND   = 1 // !!!  GND=1 gilt nur in diesem Fall da dies kein Logic Level ist
     _TMC222adr[25] = 0xE5;     // Eingang HW = GND   = 1 // !!!  GND=1 gilt nur in diesem Fall da dies kein Logic Level ist
     _TMC222adr[26] = 0xEA;     // Eingang HW = GND   = 1 // !!!  GND=1 gilt nur in diesem Fall da dies kein Logic Level ist
     _TMC222adr[27] = 0xEE;     // Eingang HW = GND   = 1 // !!!  GND=1 gilt nur in diesem Fall da dies kein Logic Level ist
     _TMC222adr[28] = 0xF2;     // Eingang HW = GND   = 1 // !!!  GND=1 gilt nur in diesem Fall da dies kein Logic Level ist
     _TMC222adr[29] = 0xF6;     // Eingang HW = GND   = 1 // !!!  GND=1 gilt nur in diesem Fall da dies kein Logic Level ist
     _TMC222adr[30] = 0xFA;     // Eingang HW = GND   = 1 // !!!  GND=1 gilt nur in diesem Fall da dies kein Logic Level ist
     _TMC222adr[31] = 0xFE;     // Eingang HW = GND   = 1 // !!!  GND=1 gilt nur in diesem Fall da dies kein Logic Level ist
}

Der loop Teil

 void loop() {
   // put your main code here, to run repeatedly:
  cleardump();
  TMC222GetFullStatus1(_TMC222adr[0]);     // Prozedur zum auslesen des TMC als Parameter wird die Adresse des IC's übegeben
  printdump();
  delay(10000);
 }

Nach dem Loop Teil können wir eigene Prozeduren schreiben

welche wir dann vom Hauprogramm (loop-Teil) aus aufrufen werden

Satzaufbau zur Abfrage des TMC222 GetFullStatus1

  void TMC222GetFullStatus1(byte Adresse) {
     _TMC222dump[0] = Adresse;                                // I2C Adresse eines TMC222
     _TMC222dump[1] = _TMC222GetFullStatus1;                  // Den Befehl GetFullStatus1 in das Array schreiben
  }

Dieses Array wird an den TMC222 gesendet und anschließend werden die Empfangenen Daten darin abgelegt um diese dann anschließend entsprechend auszuwerten

Ausgabe des Zwischenspeichers

Darin werden die Befehle und Daten abgelegt welche wir zum TMC22 senden oder von diesem empfangen werden

 void printdump() {
    // ein einfaches darstellen des Array's _TMC222dump[]
    for (int i=0;  i<9; i++){
    Serial.print("Dump Data (");
    Serial.print(i);
    Serial.print(")   : ");
    Serial.println(_TMC222dump[i], BIN);
    Serial.println();
    }
 }

Leeren des Zwischenspeichers

  void cleardump() {
     // ein einfaches nullen des Array's _TMC222dump[]
     for (int i=0;  i<9; i++){
        _TMC222dump[i]=0;
     }
  }