DRV8811评估模块（EVM）使用指南：从硬件到软件的全面解析

在电子工程师的日常工作中，对各类驱动芯片的评估和应用是一项重要任务。今天我们就来详细探讨一下德州仪器（TI）的DRV8811微步进双极步进驱动器评估模块（EVM），从硬件结构到软件安装与操作，为大家提供一份全面的使用指南。

文件下载：DRV8811EVM.pdf

一、硬件结构概述

1.1 整体功能与连接

DRV8811EVM - 001客户评估模块是评估DRV8811的完整解决方案。它通过USB链接与PC相连，方便进行控制；内置MSP430微控制器，用于解释PC的串行命令并生成控制信号；同时包含DRV8811设备，可对所有信号进行全面评估。

1.2 电源连接

该评估模块使用端子块和测试夹组合来应用和监控电源。用户只需提供设备功率级的VM电源轨，逻辑电平的VDD由USB连接内部生成。不过，用户必须根据数据手册推荐的参数来施加VM电源。

1.3 测试桩

设备上的每个引脚都引出到测试桩，丝印上的标签可识别每个信号，这为工程师进行信号测试和监测提供了便利。

1.4 跳线配置

• 三引脚跳线：可独立于其他两引脚或三引脚跳线进行配置。
• 两引脚跳线（JP2 - JP5）：必须处于闭合或断开状态，用于在异步整流（SR = LO）时将二极管连接到电机输出。
• VREF SELECT（JP1）跳线：有两种配置方式，图1(a)通过电位器R4组成的分压器从VDD获取模拟电压；图1(b)选择来自MSP430的数模转换器通道0（DAC0）的模拟电压。
• DECAY SELECT（JP6）跳线：同样有两种配置，图2(a)通过电位器R6组成的分压器从VDD获取模拟电压；图2(b)选择来自MSP430的数模转换器通道1（DAC1）的模拟电压。

1.5 电机输出连接

双极步进电机有三种连接方式：四引脚插头（J2）、四位置端子块（J3）或测试夹。虽然三种方式都能连接到设备输出端子，但建议使用插头或端子块，因为测试桩走线的电流处理能力较低。

二、软件安装

2.1 FTDI USB驱动安装

在Windows计算机上安装FTDI USB驱动的说明，详细记录在随CD提供的“USB_Drivers_Install_Readme.pdf”文件中，该文件位于USB_Driver文件夹内。

2.2 GUI软件安装

2.2.1 系统要求

• 操作系统：支持Windows 7（32位、64位），窗口文本大小应为“Smaller - 100%（Default）”。
• 推荐内存：4GB或更高。
• 推荐CPU运行速度：3.3 GHz或更高。

2.2.2 安装步骤

1. 双击“Setup_DRV8811_EVM.exe”文件。
2. 点击初始化界面的“Next”按钮。
3. 仔细阅读许可协议，选择接受后点击“Next”。
4. 阅读并接受National Instruments的许可协议，再次点击“Next”。
5. 设置GUI安装的默认目录，建议保持安装程序提供的默认值。
6. 选择要安装的组件，如LabVIEW RTE 2014。
7. 若选择安装LabVIEW RTE，需按需配置代理设置。
8. 点击“Next”开始安装，LabVIEW RTE将自动下载并进行静默安装。
9. 完成LabVIEW RTE安装后，安装DRV8811 EVM GUI组件。
10. 接着进行FTDI驱动安装，依次点击“Extract”“Next”，阅读并接受许可协议，最后点击“Finish”完成驱动安装。
11. 点击“Finish”完成DRV8811 EVM GUI的安装。

注意事项

DRV8811 EVM GUI需要安装LabVIEW Run - Time Engine 2014才能运行，且该应用程序与其他版本的LabVIEW Runtime Engine不兼容。此外，DRV8811 EVM GUI可执行文件是在LabVIEW 2014（32位）版本中构建的，因此需要安装32位版本的LabVIEW Run - Time Engine。

2.3 运行Windows应用程序软件

运行应用程序时，可通过桌面快捷方式或在程序列表或安装目录中搜索“DRV8811EVM GUI”来启动。

三、Windows应用程序操作

3.1 菜单功能

• 文件菜单：包含“Exit”选项，用于退出应用程序。
• 调试菜单
  • Demo：选择“Demo”可使GUI进入模拟模式，取消选择则进入连接模式。
  • Log to File：将GUI活动记录到指定的日志文件中。
  • Debug log：启用该选项可记录用户的所有活动，未选择时仅记录高级操作。
• 视图菜单：选择“View -> Schematics -> DRV8811”可查看GUI的原理图。
• 帮助菜单：点击“About”可查看GUI的名称、版本、支持的操作系统和版权信息。

3.2 DRV8811 GPIO控制信号

应用程序与接口板通信后，可通过“Signals”框架中的复选框来控制信号电平。选中表示对应控制信号为高电平（HI），未选中表示为低电平（LO）。

3.3 更新用于电流控制的DAC输出（VREF/DECAY）

若DRV8811 EVM配置为通过MSP430微控制器接口接受VREF模拟电压（JP1设置为INT），则可使用“Current Control”框架中的滑块栏设置VREF电压。VREF电压与DAC数字值的关系为：(V_{REF} = DAC_VALUE cdot frac{2.5V}{4095}) ，其中DAC数字值范围为0 - 4095，对应VREF引脚的模拟电压为0V - 2.5V。

3.4 更新用于衰减控制的DAC输出（DECAY）

当DRV8811 EVM配置为通过MSP430微控制器接口接受DECAY模拟电压（JP6设置为INT）时，可使用“Current Control”框架中的滑块栏设置DECAY电压。DECAY电压与DAC数字值的关系为：(DECAY = DAC_VALUE cdot frac{2.5V}{4095}) ，DAC数字值范围为0 - 4095，对应DECAY引脚的模拟电压为0V - 2.5V。

3.5 步进电机操作

3.5.1 电机启停与速度控制

Windows应用程序与MSP430F1612微控制器配合，利用一系列定时器协调发送到设备的步进速率。配置好所有控制信号（ENABLEn = LO，SLEEPn = HI，RESETn = HI；DIR、USM0和USM1根据操作模式设置为HI或LO；若未安装外部二极管，SRn必须为LO）后，电机即可启动。 电机启动时，初始速度为62脉冲/秒（PPS），控制器会根据设置的加速度参数加速至指定的PPS速度。加速度率是一个8位数字（0 - 255），用于增加当前PPS速度；时间基也是一个8位数字（0 - 255），指定每次速度增加的时间间隔（毫秒）。达到指定速度后，加速停止。停止电机时，过程相反。 在“Speed Control”框架中，点击“Start Steps”按钮可启动定时器并以指定的PPS速度生成脉冲，点击后该按钮变为“Stepping”按钮，再次点击可停止步进。电机运行时，“Update Speed”按钮可用，可通过修改PPS文本框中的值并点击该按钮来更新速度。

3.5.2 步进控制

“Step Control”框架提供了一系列工具，可按预定步数控制电机步进。“Pulse Step”按钮可发出单步脉冲，“STEP Control”复选框可像控制其他GPIO信号一样控制STEP信号，选中为HI，未选中为LO，STEP信号从低到高时电机步进。在“# of Steps”文本框中输入0 - 65535的十进制数，电机将以指定的PPS速度移动相应步数，此过程不涉及加速或减速。

通过以上对DRV8811评估模块的硬件结构、软件安装和应用程序操作的详细介绍，相信工程师们在实际使用中能更加得心应手。大家在使用过程中遇到过哪些有趣的问题或挑战呢？欢迎在评论区分享交流。