DRV8803/04/05/06评估模块使用指南

一、引言

在电机驱动领域，德州仪器（Texas Instruments）的DRV8803/04/05/06系列芯片是非常受欢迎的选择。为了方便工程师对这些芯片进行评估和开发，TI提供了相应的评估模块（EVM）。本文将详细介绍DRV8803/04/05/06评估模块的硬件实现、GUI软件安装以及Windows应用程序的使用，希望能帮助大家更好地使用这个评估模块。

文件下载：DRV8803EVM.pdf

二、PCB硬件介绍

2.1 测试点

DRV88xx设备的每个引脚都引出到了测试点，丝印上的标签标识了每个信号。这些是开尔文连接，不用于驱动大电流，可作为感测线。对于那些根据所使用的设备而改变功能的引脚，提供了一个表格，在相应的列中列出了对应的功能名称。大家在测试时，要注意这些引脚功能的变化哦。

2.2 连接器

• 电源连接器：DRV88xx客户评估模块通过端子块（J6）和引脚头（J7）提供对VM（电机电压）电源轨的访问。板顶部与端子块并联的一组测试夹可用于监测输入电源轨。端子连接的极性在丝印上有标注，大家一定要按照正确的极性为评估模块供电，并根据数据手册推荐的参数施加VM电压。
• 控制信号：引脚头J12引出了IC的所有控制信号。对于那些根据所使用的IC具有多种功能的引脚，各种功能在表格中进行了标注。可以从对应于所使用IC的列中确定正确的功能。当使用板载MCU驱动信号时，这些引脚可用于监测信号。如果要施加外部信号，需要通过移除MCU_PWR跳线来关闭板载MCU，以避免外部信号与板载MCU强制的信号发生冲突。如果只外部驱动少数信号，并且想保留板载MCU用于其余信号，可以拆除相应的电阻R12 - R18。

2.3 跳线/电阻

• nFault：如果在nFault（JP5）处施加跳线，发生故障时LED（D4）将亮起。即使不施加跳线，也可以在两个引脚头（JP5或JP12）上监测nFault的电压。
• LDO电源：板上有一个LDO（TPS7A4001DGNT），可以将VM电压调节到3.3 V。这个电压（VDD）用于为板载MCU（MSP430F2617）供电，也用作nFault引脚的上拉电压。如果不施加LDO电源（JP6）的跳线，板载MCU将不再供电。如果不施加跳线，用户必须通过向信号引脚头（J12）施加信号来使用外部MCU驱动该部件，并施加VDD以实现nFault LED功能。如果施加跳线，板载MCU将通电并可用于驱动该部件。
• MCU_PWR：在MCU PWR（JP4）处施加跳线可启用评估模块上的MSP430和逻辑。如果不施加跳线，用户必须实现一个MCU或向信号引脚头（J12）施加信号。即使不施加跳线，nFault仍会接收VDD（3.3 V）。如果施加（JP4）处的跳线，MCU - RST可用作MCU的手动复位按钮。需要注意的是，必须同时安装JP4和JP6才能启用板载MCU并使用DRV8803/04/05评估模块软件。
• 电阻：R8、R9、R10、R11是用于识别评估模块上正在实现的设备（DRV8803、04、05或06）的电阻。MCU根据这些电阻启动。不过，也可以使用GUI来选择评估模块上的设备。如果用户将DRV8803更改为IC的其他型号（即DRV8804/05/06），应在GUI中选择相应的选项卡并选择“CONFIGURE DEVICE”。

2.4 电机输出

连接双极步进电机到评估模块有两种方式：五引脚头（J8）和五位置端子块（J9）。连接直流电机的最佳方式是使用两引脚头（J1/J2/J3/J4）。不建议将任何电机连接到测试夹，因为这些是开尔文连接，不适合高电流输出。所有引脚在丝印上都有标注，方便大家连接。

三、GUI软件安装

3.1 系统要求

• 支持的操作系统：Windows 7（32位、64位），窗口文本大小应为Smaller - 100%（默认）。
• 推荐的RAM：4 GB或更高。
• 推荐的CPU运行速度：3.3 GHz或更高。

3.2 安装步骤

1. 双击Setup_DRV8803/04/05/06_EVM.exe。
2. 出现安装初始化屏幕，点击“Next”按钮。
3. 在新打开的安装弹出窗口中，点击“Next”，会显示许可协议，仔细阅读后启用“我接受协议”单选按钮并按“Next”。
4. 出现National Instruments的许可协议屏幕，仔细阅读协议并启用“我接受许可协议”单选按钮，然后按“Next”按钮。
5. 设置GUI安装的默认目录，然后点击“Next”。强烈建议保持安装程序提供的默认值。
6. 出现选择要安装的组件的屏幕，选择要安装的组件，然后点击“Next”继续安装。LabVIEW RTE组件会检查PC上是否已经安装了LabVIEW RTE 2014。
7. 如果选择安装LabVIEW RTE作为组件，会出现配置代理设置的屏幕，根据需要配置代理设置，然后点击“Next”继续安装。
8. 出现准备安装的屏幕，点击“Next”开始安装。
9. 如果选择安装LabVIEW RTE 2014作为组件，LabVIEW RTE将下载并以静默模式安装。
10. 下载完成后，LabVIEW开始自解压。
11. 出现初始化LabVIEW RTE安装的屏幕。
12. 显示LabVIEW RTE安装进度的屏幕。
13. LabVIEW RTE 2014安装完成后，安装Setup_DRV8803/04/05/06_EVM GUI组件。
14. Setup_DRV8803/04/05/06_EVM安装完成后，开始FTDI安装。点击“Extract”继续。
15. 出现驱动程序安装向导屏幕，点击“Next”继续。
16. 屏幕上显示许可协议，仔细阅读许可协议并启用“我接受此协议”单选按钮，然后点击“Next”。
17. 点击“Finish”完成驱动程序安装。
18. 显示DRV8803/04/05/06评估模块GUI安装完成的屏幕，点击“Finish”。
19. 出现Readme窗口，显示LV 2014 RTE的链接。

需要注意的是，DRV8803/04/05/06评估模块GUI需要在GUI执行之前安装LabVIEW Run - Time Engine 2014，并且该应用程序与其他版本的LabVIEW Runtime Engine不兼容。可以从指定链接下载National Instruments LabVIEW Run - Time Engine 2014。

四、Windows应用程序

4.1 各芯片选项卡功能

• DRV8803：该选项卡包含设备的示意图，包括引脚控制和控制信号信息，如nENBL、RESET、IN1、IN2、IN3和IN4。还包括这些引脚的相应控制（启用电机按钮、复位按钮以及INx PWM和占空比数字框）。步进控制通过组框中的控件实现，包括电机控制、速度控制和加速度控制。
• DRV8804：包含设备的示意图，包括引脚控制和控制信号信息，如nENBL和RESET。还包括这些引脚的相应控制（启用电机按钮和复位按钮）。步进控制通过组框中的控件实现，包括电机控制、速度控制和加速度控制。此外，该选项卡还包含SPI包控制组框。
• DRV8805：包含设备的示意图，包括引脚控制和控制信号信息，如nENBL、RESET、SM1、SM0、DIR和STEP。还包括这些引脚的相应控制（启用电机按钮、复位按钮、电机方向单选按钮、微步进单选按钮和脉冲1步按钮）。步进控制通过组框中的控件实现，包括电机控制、速度控制和加速度控制。该选项卡还包含一个查找表，详细说明了引脚SM1和SM0的功能。
• DRV8806：包含设备的示意图，包括引脚控制和控制信号信息。点击nENBL和RESET将切换相应控制信号的状态。该选项卡还包含SPI包装控制框。由于DRV8806基于读回SPI提供诊断信息，因此该输出在故障诊断组框中可用。

4.2 GUI描述/功能

• 菜单栏：应用程序顶部的菜单提供了一系列关于COM端口行为的快速选项，以及查看相应芯片功能框图的选项。
  • 文件：“Exit”用于终止应用程序。
  • 视图：“Schematic”将用户带到不同设备原理图的菜单，可用于查看。
  • 调试：“Debug”选项可用于以下操作。选择子菜单中的“Demo”，GUI将以模拟模式运行；取消选择则以连接模式运行。“Debug Log”选项可记录用户的所有活动；如果未选择，则仅记录高级操作。“Log to File”子菜单用于将GUI活动记录到指定的日志文件中。
  • 帮助：点击“About”可查看GUI的名称、版本、支持的操作系统和版权信息。

4.3 DRV880x GPIO控制信号

应用程序与接口板通信后，可以通过点击引脚来驱动控制信号，使其为高（绿色）、低（红色）或在特殊情况下为开路（橙色）。每个选项卡根据所连接的设备会有不同的控制信号集。控制信号的功能在整个平台上是相同的。绿色引脚表示相应控制信号为高电平，红色引脚表示低电平，橙色引脚表示开路信号，灰色引脚表示非控制引脚。

4.4 PWM控制

DRV8803可用于控制直流电机。为了控制直流电机的速度，提供了一个滑块，可向每个输入施加PWM。PWM滑块由一个8位数字组成，因此可以获得0到255的位置。MSP430直接将这个8位数字转换为相应的占空比。PWM频率约为31.25 KHz。移动滑块时，占空比指示器会相应更新；从选择器设置占空比时，滑块会相应更新。最终的占空比是一个0到100之间的整数，根据公式：%占空比 = PWM / 255 x 100计算。芯片上相应引脚的指示器会自动切换。如果占空比为0%，相应的芯片引脚将切换为低（红色）；如果占空比为100%，相应的引脚将切换为高（绿色）；如果占空比设置为除100%或0%以外的任何值，相应的引脚将切换为橙色。

4.5 电机控制

Windows应用程序与MSP430F2617微控制器结合使用，利用一系列定时器来协调发送到设备的步进速率。所有控制信号配置好后，电机就可以启动。DRV8803/04/05客户评估模块允许协调步进速率，以实现加速和减速曲线。加速和减速都由相同的参数“Acceleration Rate”和“Time Base”控制。电机启动时，控制器会加速电机以达到每秒脉冲数的速度。“Acceleration Rate”是一个8位数字（0到255），会加到当前的每秒脉冲数速度上；“Time Base”是一个8位数字（0到255），指定从一次速度增加到下一次速度增加的时间间隔（毫秒）。达到指定的每秒脉冲数后，加速停止。电机停止时，过程相反。

4.6 速度控制

速度可以通过滑动控制或在“Steps Per Second”数字框中选择每秒步数的值来设置。使用其中一个控制，另一个会自动更新。按下“Start Steps”按钮，将启动定时器，电机将以“Steps Per Second”数字框/滑块指定的速率步进。按下“Start Steps”按钮后，它将变为“Stepping (Pause Steps)”按钮，按下该按钮可停止步进运动。每次使用滑块或数字框时，每秒步数的速率都会自动更新。“Pulse 1 Step”控制仅适用于DRV8805。点击此按钮将使电机步进一次，并切换相应的STEP引脚为高（绿色）然后低（红色）或低（红色）然后高（绿色）。

4.7 加速度控制

每个相应的控制（滑块或数字框）在使用时会自动更新另一个。电机启动时，控制器会加速电机以达到每秒步数的速度。“Acceleration Rate”是一个8位数字（0到255），会加到当前的每秒脉冲数速度上；“Time Base”是一个8位数字（0到255），指定从一次速度增加到下一次速度增加的时间间隔（毫秒）。达到指定的每秒脉冲数后，加速停止。电机停止时，过程相反。任何一个滑块或数字框更改时，加速度曲线会自动更新。

4.8 诊断输出

DRV8806在每次SPI事务中都会返回数据。这些数据包含有关每个输出是否发生故障的有价值信息。如果存在故障，SPI数据包中的逻辑状态为高（绿色）；如果没有故障，则为低（红色）。每个输出产生的故障可能是由开路负载或过电流引起的。用户需要参考设备的数据手册以获取有关故障方案操作的更多详细信息。

4.9 使用外部信号控制评估模块

如果用户希望使用自己的外部信号/MCU运行IC，可以通过移除评估模块上标有MCU_PWR的跳线JP4来关闭MCU。这样可以移除MCU的电源，允许用户使用引脚头J12控制输入信号。丝印可用于识别各种信号。电阻R12 - 18用于保护MCU免受输入引脚的5V信号影响。用户可以拆除它们以获得更好的性能，但拆除后将无法使用板载MCU。

五、原理图

DRV8803/04/05/06的原理图可以在文档的相应页面找到。

通过以上介绍，相信大家对DRV8803/04/05/06评估模块有了更全面的了解。在实际使用过程中，如果遇到问题，欢迎大家一起交流探讨。