1.背景

收拾東西發現一個步進電機（應該是之前從攝像頭拆下來的，42步進電機），驅動一下試試。簡單記錄一下，內容比較簡單，歡迎大家指正。

2.硬件

都是用手邊有的材料：
控制板用ART-Pi；
驅動板L298N模塊；
電源DC12V；

3.原理

3.1 什么是步進電機

步進電機是將電脈沖信號，轉變為角位移或線位移的開環控制電機，又稱為脈沖電機。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響。當步進驅動器接收到一個脈沖信號時，它就可以驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度，稱為“步距角”。

步進電機的旋轉是以固定的角度一步一步運行的，可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的，同時可以通過控制脈沖頻率，來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。（網上摘錄）

3.2 步進電機驅動方式

1)4拍，整步控制，就是依據電機固有結構設計固定的步距角工作，一個電脈沖，步進電機前進一個步距角；

2）8拍，半步控制，是以電機固有的結構決定的步距角的一半角度進行步進旋轉；

3）微步，細分控制，步距角更小，就是1/4步、1/8步、1/16步、1/32步，可以到很高的細分（最高應該是1/256步），對應的步進角度就是在整步步距角乘以微步系數。微步控制就要用到驅動芯片了，比如TI的DRV8889A。

3.3 L298N模塊

L298N常用的雙H橋電機驅動模塊，都應該比較熟悉了不再過多介紹。

4.硬件連接

1）步進電機2相4線，直接接L298N模塊的OUT1~OUT4,ENA、ENB跳線帽，電源DC12V；

OUT1—->A+
OUT2—->A-
OUT3—->B+
OUT4—->B-

2）L298N接ART-Pi

IN1—->PH7
IN2—->PH8
IN3—->PH9
IN4—->PH10

5.程序代碼

這里采用8拍控制方式，簡單驅動電機轉動，實現任意角度的正反轉控制。

5.1 正轉控制（順時針）

void turn_angle_forward(float_t angle)
{
rt_uint16_t half_beat_num = 0;//角度轉換半拍總數
rt_uint16_t half_beat_count = 0;//半拍計數
rt_uint8_t beat_now = 0;//當前節拍
//半拍步進值360°/50/8 = 0.9°
half_beat_num = (angle * 10) / 9;
while(1)
{
switch (beat_now)
{
case 0://1000
rt_pin_write(IN1_PIN, PIN_HIGH);
rt_pin_write(IN2_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(IN3_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(IN4_PIN, PIN_LOW);
beat_now = 1;
break;
case 1: //1010
rt_pin_write(IN1_PIN, PIN_HIGH);
rt_pin_write(IN2_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(IN3_PIN, PIN_HIGH);
rt_pin_write(IN4_PIN, PIN_LOW);
beat_now = 2;
break;
case 2://0010
rt_pin_write(IN1_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(IN2_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(IN3_PIN, PIN_HIGH);
rt_pin_write(IN4_PIN, PIN_LOW);
beat_now = 3;
break;
case 3://0110
rt_pin_write(IN1_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(IN2_PIN, PIN_HIGH);
rt_pin_write(IN3_PIN, PIN_HIGH);
rt_pin_write(IN4_PIN, PIN_LOW);
beat_now = 4;
break;
case 4://0100
rt_pin_write(IN1_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(IN2_PIN, PIN_HIGH);
rt_pin_write(IN3_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(IN4_PIN, PIN_LOW);
beat_now = 5;
break;
case 5://0101
rt_pin_write(IN1_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(IN2_PIN, PIN_HIGH);
rt_pin_write(IN3_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(IN4_PIN, PIN_HIGH);
beat_now = 6;
break;
case 6://0001
rt_pin_write(IN1_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(IN2_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(IN3_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(IN4_PIN, PIN_HIGH);
beat_now = 7;
break;
case 7://1001
rt_pin_write(IN1_PIN, PIN_HIGH);
rt_pin_write(IN2_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(IN3_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(IN4_PIN, PIN_HIGH);
beat_now = 0;
break;
default:
beat_now = 0;
break;
}
DELAY;
half_beat_count++;
if(angle > 0)
{
if(half_beat_count > half_beat_num)
break;
}
}
turn_stop();
}

5.2 反轉控制（逆時針）

反正控制時序，形象點從硬件上來說，把A相和B相調換，對應程序的話就是調整一下控制時序。

void turn_angle_reverse(float_t angle)
{
rt_uint16_t half_beat_num = 0;//角度轉換半拍總數
rt_uint16_t half_beat_count = 0;//半拍計數
rt_uint8_t beat_now = 0;//當前節拍
//半拍步進值360°/50/8 = 0.9°
half_beat_num = (angle * 10) / 9;
while(1)
{
switch (beat_now)
{
case 0://0010
rt_pin_write(IN1_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(IN2_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(IN3_PIN, PIN_HIGH);
rt_pin_write(IN4_PIN, PIN_LOW);
beat_now = 1;
break;
case 1://1010
rt_pin_write(IN1_PIN, PIN_HIGH);
rt_pin_write(IN2_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(IN3_PIN, PIN_HIGH);
rt_pin_write(IN4_PIN, PIN_LOW);
beat_now = 2;
break;
case 2://1000
rt_pin_write(IN1_PIN, PIN_HIGH);
rt_pin_write(IN2_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(IN3_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(IN4_PIN, PIN_LOW);
beat_now = 3;
break;
case 3://1001
rt_pin_write(IN1_PIN, PIN_HIGH);
rt_pin_write(IN2_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(IN3_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(IN4_PIN, PIN_HIGH);
beat_now = 4;
break;
case 4://0001
rt_pin_write(IN1_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(IN2_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(IN3_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(IN4_PIN, PIN_HIGH);
beat_now = 5;
break;
case 5://0101
rt_pin_write(IN1_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(IN2_PIN, PIN_HIGH);
rt_pin_write(IN3_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(IN4_PIN, PIN_HIGH);
beat_now = 6;
break;
case 6://0100
rt_pin_write(IN1_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(IN2_PIN, PIN_HIGH);
rt_pin_write(IN3_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(IN4_PIN, PIN_LOW);
beat_now = 7;
break;
case 7://0110
rt_pin_write(IN1_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(IN2_PIN, PIN_HIGH);
rt_pin_write(IN3_PIN, PIN_HIGH);
rt_pin_write(IN4_PIN, PIN_LOW);
beat_now = 0;
break;
default:
beat_now = 0;
break;
}
DELAY;
half_beat_count++;
if(angle > 0)
{
if(half_beat_count > half_beat_num)
break;
}
}
turn_stop();
}
5.3 停止
void turn_stop(void)
{
rt_pin_write(IN1_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(IN2_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(IN3_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(IN4_PIN, PIN_LOW);

5.4 轉動效果

正轉360°，反轉360°

6.總結

簡單寫了段程序驅動一下步進電機，實現了步進電機的8拍控制，可以任意角度正反轉。調速可以通過修改脈沖頻率，也就是代碼中的DELAY，但是由于步進電機特性限制，速度不能太快，否則會驅動不起來；太慢長時間運轉會發熱嚴重。