DRV2624 ERM、LRA触觉驱动评估套件使用指南

在电子设备的设计中，触觉反馈功能正变得越来越重要，它能为用户带来更加直观和沉浸式的交互体验。TI推出的DRV2624触觉驱动评估套件，为工程师们提供了一个便捷的平台，用于评估和开发线性谐振执行器（LRA）和偏心旋转质量（ERM）电机的触觉反馈应用。

文件下载：DRV2624EVM-CT.pdf

一、DRV2624简介

DRV2624是一款专门为LRA和ERM电机设计的触觉驱动器，它具备众多特性，有效消除了触觉电机控制设计的复杂性。这些特性包括减小解决方案尺寸、高效输出驱动、闭环电机控制、快速设备启动、波形存储内存以及自动谐振频率跟踪等。

二、评估套件内容

DRV2624EVM - CT评估模块是DRV2624的完整演示和评估平台，套件包含以下内容：

1. DRV2624EVM - CT演示和评估板：核心部件，用于实现各种功能演示和评估。
2. Micro - USB电缆：用于连接评估板和计算机或其他电源设备，为评估板供电并进行数据传输。
3. 演示固件：预加载了多种触觉效果的波形，展示了DRV2624的特性和优势。

此外，进行编程和高级配置还需要以下工具：

1. Code Composer Studio™（CCS）或IAR Embedded Workbench IDE for MSP430：用于编写和调试代码。
2. MSP430 LaunchPad（MSP - EXP430G2）或MSP430 - FET430UIF硬件编程工具：用于将编写好的代码烧录到评估板上。
3. DRV2624EVM - CT固件：可从ti.com上获取。

三、开始使用

3.1 评估模块运行参数

评估模块上DRV2624的运行条件如下：	参数	规格
电源电压范围	2.7 V至5.5 V
电源电流额定值	400 mA

3.2 快速启动板设置

DRV2624EVM - CT固件中包含了展示DRV2624特性和优势的触觉波形。按照以下步骤开始演示：

1. 跳线设置：开箱时，跳线已设置为使用USB电源启动演示模式。默认跳线设置如下：	跳线	默认位置	描述
   J3	短接引脚2 - 3	使用USB供电
   J2	短接引脚2 - 3	USB电源连接到DVDD
   J5	短接	电平转换器
   J17	断开	DRV2624的触发/NRST
   J7	短接	绕过I - Sense
   J8	短接	电机+端子
   J9	短接	电机 - 端子
   J4	断开	SDA/SCL连接到调试/监控高级操作

2. 连接USB电缆：将附带的Micro - USB电缆连接到DRV2624EVM - CT板上的USB连接器。
3. 连接电源：将USB电缆的另一端连接到计算机、USB充电器或USB电池组的可用USB端口。
4. 检查电源：如果评估板供电正常，LED灯会闪烁，LRA和ERM执行器会在启动时旋转并停止。

四、DRV2624演示程序

4.1 模式和效果表

DRV2624EVM - CT上预加载的效果如下表所示。通过板中央的+和 - 模式按钮选择模式，当前模式由模式按钮正上方的白色LED标识。按钮B1 - B4触发描述列中列出的效果，并根据所选模式变化。	模式	按钮	描述	执行器	波形位置	接口
Mode 0 LEDs Off	B1	Sharp Click	ERM	RAM	Internal Trigger (I²C)
	B2	Sharp Click	LRA
	B3	PulsingSharp	ERM
	B4	PulsingSharp	LRA
Mode 1 LED M1 On	B1	Soft Bump	ERM	RAM	Internal Trigger (I²C)
	B2	Soft Bump	LRA
	B3	Double Click	ERM
	B4	Double Click	LRA
Mode 2 LED M2 On	B1	Heartbeat x 3	ERM	RAM	Internal Trigger (I²C)
	B2	Heartbeat x 3	LRA
	B3	Buzz Alert 750mS	LRM
	B4	Buzz Alert 750mS	ERA
Mode 3 LED M3 On	B1	Closed Loop RTP 7F Buzz	LRA	RAM	RTP (I²C)
	B2	Open Loop Pulsing with Auto Brake	LRA	RTP (I²C)
	B3	Sine Wave Buzz RTP 7F	LRA	RTP (I²C)
	B4	Open Loop Pulsing with no Auto Brake	LRA	RTP (I²C)
Mode 4 LED M1 On	B1	RTP Strength change on position of the wheel	ERM和LRA	RAM	RTP (I²C)
TI Button	Toggle ERM/LRA			Trigger One wire

4.2 演示模式描述

4.2.1 模式关闭 - 触觉效果序列

以下是一组ERM和LRA Sharp Click波形，展示了ERM和LRA在闭环和开环操作下的差异。

• ERM闭环操作：驱动器自动对执行器进行过驱动和制动。
• ERM开环操作：波形必须预定义过驱动和制动。
• LRA闭环操作：驱动器自动跟踪谐振频率，并对执行器进行过驱动和制动。
• LRA开环操作：波形必须预定义静态驱动频率以及过驱动和制动时间。

4.2.2 开环自动制动

DRV2624为ERM和LRA提供了开环操作下的自动制动功能。从两个单独的LRA波形可以看出，使用自动制动的波形稳定时间为15 ms，明显快于未启用自动制动时的40 ms。

4.2.3 自动谐振跟踪

Smart Loop架构的优势包括自动谐振跟踪、自动过驱动和自动制动。通过对比LRA自动谐振开启和关闭时的加速度差异，可以发现驱动在谐振频率时加速度更高。自动谐振开启波形的加速度为1.32 G，自动谐振关闭波形的加速度为0.92 G，自动谐振开启波形的加速度提高了43%。这是因为LRA由于弹簧 - 质量系统的特性，工作频率范围非常窄，且谐振频率会随温度和驱动电压等条件漂移。Smart Loop自动谐振功能使DRV2624能够动态跟踪精确的谐振频率，以最大化振动力。

五、其他硬件模式

5.1 访问GUI模式

DRV2624EVM - CT可以通过触觉控制控制台（Haptics Control Console）进行控制。要将评估模块置于“GUI模式”，按住(+)约3秒。LED指示灯闪烁，右侧一半的LED保持点亮，表示评估模块处于GUI模式。

5.2 触觉控制控制台GUI

触觉控制控制台（HCC）允许用户通过一系列控件和功能控制DRV2624驱动器。

1. 连接评估模块：使用附带的Micro USB电缆将评估模块连接到计算机的可用端口。
2. 进入GUI模式：评估模块通电后，按住(+)约3秒进入GUI模式。
3. 打开HCC：打开最新版本的Haptics Control Console，工具栏上的USB标签将显示“2.Haptics DRV2624 EVM [版本]”。
4. 连接设备：GUI识别DRV2624EVM - CT后，按下“Connect”访问设备控制台。

连接后，HCC通过GUI“控制台”为用户提供控制评估模块功能的灵活性，并通过“寄存器映射”窗口实现对DRV2624的读写操作。

六、硬件配置

6.1 输入和输出概述

DRV2624EVM - CT通过测试点、插孔和连接器实现对DRV2624的全面评估。硬件概述如下表所示：	信号	描述	I/O
DRV TRIG	外部输入或监控DRV2624 IN/TRIG引脚	输入/输出
NRST	外部DRV2624关机控制	输入
OUT +/OUT -	滤波输出测试点，用于观察，连接到示波器或测量设备	输出
USB	USB电源（5 V）	输入
VBAT	外部电源（2.5 V - 5.5 V）	输入
SBW	MSP430编程头	输入/输出
I²C	DRV2624和MSP430 I²C总线	输入/输出

6.2 电源选择

DRV2624EVM - CT可以由USB和外部电源（VBAT）供电。跳线J3用于分别为DRV2624和MSP430G2553选择USB或VBAT。可能的配置如下表所示：	电源配置	DRV	MSP	DRV2624电源电压
USB – Both	USB	USB	5 V
DRV2624 external supply, MSP430 USB	VBAT	USB	VBAT

6.3 使用外部执行器

DRV2624EVM - CT可以与外部执行器配合使用。按照以下步骤将执行器连接到OUT端子块：

1. 断开板载执行器：移除跳线J8和J9，将板载执行器与DRV2624断开连接。
2. 连接外部执行器：将执行器的正负极引线连接到绿色OUT端子块，注意极性。
3. 固定执行器引线：拧紧端子块，确保执行器引线固定。

连接外部执行器时使用绿色端子块，OUT +和OUT - 测试点带有低通滤波器，仅用于示波器和工作台测量。

七、测量和分析

DRV2624使用PWM调制为ERM和LRA执行器创建输出信号。要测量和观察DRV2624的输出波形，将示波器或其他测量设备连接到滤波输出测试点OUT +和OUT - 。DRV2624使用20 - kHz PWM调制波形驱动LRA和ERM执行器，但只有LRA谐振频率附近的频率或ERM直流驱动电压与触觉执行器的振动相关。较高频率的开关内容对执行器的振动强度没有贡献，并且可能使在示波器上解释调制输出波形变得困难。

八、修改或重新编程固件

DRV2624EVM - CT上的MSP430固件可以修改或重新编程，以创建新的触觉效果或行为。可从ti.com上获取最新的固件源代码和二进制文件。按照以下步骤修改或重新编程DRV2624EVM - CT：

1. 购买编程器：购买以下MSP430F5510兼容编程器之一：
   • MSP430 64 - 引脚目标开发板和MSP - FET（MSP - FETU64USB）
   • MSP - FET MCU编程器和调试器
2. 安装开发环境：下载并安装Code Compose Studio（CCS）或IAR Embedded Workbench IDE。
3. 下载固件：从ti.com上下载DRV2624EVM - CT源代码和二进制文件。
4. 连接编程器：将编程器连接到可用的USB端口。
5. 连接评估板：将编程器连接到DRV2624EVM - CT上的J6头。
6. 在CCS中操作：
   • 选择“Project￫Import Existing CCS Project”打开项目文件。
   • 选择“Browse”并导航到DRV2624EVM - CT项目文件夹，然后按“OK”。
   • 在“Discovered projects”窗口中选择DRV2624EVM - CT项目旁边的复选框，然后按“Finish”。
   • 编译前，导航到“Project￫Properties￫Build￫MSP430 Compiler￫Advanced Options￫Language Options”，确保“Enable support for GCC extensions (–gcc)”复选框被选中。
7. 在IAR中操作：
   • 在IAR中创建一个新的MSP430项目。
   • 选择MSP430F5510设备。
   • 将从ti.com下载的项目文件夹中的文件复制到新项目目录。

九、总结

DRV2624 ERM、LRA触觉驱动评估套件为工程师提供了一个全面的平台，用于评估和开发触觉反馈应用。通过了解评估套件的内容、运行参数、演示模式、硬件配置以及固件编程等方面，工程师可以充分发挥DRV2624的优势，设计出更加出色的触觉反馈系统。在使用过程中，务必遵循相关的安全注意事项和法规要求，确保操作的安全性和合法性。大家在实际应用中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。