DRV8885评估模块（EVM）用户指南解读

在电子工程师的工作中，评估模块的使用是验证和优化产品设计的重要环节。今天我们来详细解读德州仪器（Texas Instruments）的DRV8885评估模块（EVM），深入了解其硬件特性、操作方法以及相关注意事项。

文件下载：DRV8885EVM.pdf

一、EVM简介

DRV8885客户EVM是以DRV8885为核心构建的平台。DRV8885是一款中压双H桥驱动器和高度可配置的功率级器件，它经过优化，能够驱动单个双极步进电机，内部可产生多达16级的微步进。EVM中集成了MSP430微控制器和USB接口芯片，借助USB芯片可实现与PC的串行通信，通过Windows应用程序发送串行命令来控制设备信号，以期望的速率驱动步进电机。微控制器固件采用内部索引模式运行。

二、硬件连接

1. 连接器

• VM电源连接：DRV8885EVM通过端子块（J1）接入VM（电机电压）电源轨，同时与端子块并联的测试夹可用于监测输入电源轨。用户需根据数据手册推荐的参数施加VM电压。
• 微控制器VDD：微控制器的VDD由微型USB连接器提供。

2. 测试点

0.100英寸间距的插针连接器（J4）可用于连接不同的微控制器。若要断开内部MSP430微控制器，需移除电阻R3、R4、R5、R6和电阻排R7。J4插针上的每个引脚都在评估模块上有标注，并与DRV8885上同名的引脚相连。具体连接信息如下表所示：	HEADER LABEL	DESCRIPTION
V3P3R	3.3 V after 0 - Ω resistor
nFAULT	Fault output
nSLEEP	Sleep mode input
RREF_R	Chopping current selection
DIR	DIR, direction input
ENABLE	ENABLE, stepper motor enable
STEP	STEP, step input
USM0	M0, step mode
USM1	M1, step mode
TORQUE	TRQ, Output current scale
DECAY_R	AutoTune select
DVDD	Decay Mode select after 0 - Ω resistor
GND	Internal supply voltage to set DAC voltage

3. 跳线

DRV8885EVM上没有跳线。

4. 电机输出

提供了两个电机连接器J2和J3，用于连接步进电机。

三、EVM操作步骤

1. 安装驱动和GUI

参考附录A的说明进行操作。

2. 连接步进电机

将步进电机的电线连接到端子AOUT1、AOUT2、BOUT1和BOUT2。

3. 连接VM电源

此时先不施加电源。

4. 连接USB电缆

将PC和EVM通过USB电缆连接，连接后状态指示灯会开始闪烁。

5. 打开GUI

可在开始菜单中找到“Texas Instruments -> DRV8885EVM -> DRV8885EVM vX.Y”（X和Y为版本号）打开GUI，也可双击快捷方式打开。建立连接可能需要长达30秒的时间，若连接失败，可在“Options”菜单下选择COM端口，波特率为9600。

6. 施加电压

向VM和GND连接施加6.5至45 V的期望电压。

7. 配置参数

• 电流计算：使用VREF滑块、感应电阻值、扭矩设置和步进模式设置，通过公式[I_{FS }=frac{1.86}{1.232 - VRREF_R } × TORQUE × StepModifier]计算电流。其中，StepModifier在全步进时为0.71，其他步进模式设置时为1.0。
• DAC电压：12位DAC通道1通过20 - kΩ串联电阻连接到DRV8885的模拟输入RREF，DAC电压从1.232 V（0%）开始，到0 V（100%）结束。

8. 唤醒和启用设备

• 选择“WAKE”和“ENABLE”切换按钮来启用DRV8885，按钮状态从红色变为绿色。
• “WAKE”按钮控制nSLEEP引脚，用于唤醒DRV8885；“ENABLE”按钮控制ENABLE引脚，用于启用DRV8885的输出。
• 在“WAKE”和“ENABLE”按钮都激活之前，会显示提示信息“Both WAKE and ENABLE must be green to enable the motor control buttons”，激活后该信息消失，“Start/Stop”和“Move Steps”切换按钮可用。
• 在电机运行期间选择“WAKE”或“ENABLE”按钮，电机将立即停止，微控制器的STEP控制信号将被重置。

9. 控制电机

• Start/Stop Steps：用于无限期运行电机，电机将加速到目标速度并持续运行，直到再次选择该按钮。选择后按钮颜色从红色变为绿色，“Move Steps”和“Reciprocate”按钮将被禁用。
• Move Steps：用于精确移动指定步数，选择后“Move Steps”按钮变为绿色，“Start/Stop Steps”和“Reciprocate”按钮被禁用，直到步数完成。
• Reciprocate：电机先按初始控制输入方向前进指定步数，短暂停顿后再反向前进相同步数，此过程重复，直到再次选择该按钮。选择后“Reciprocate”按钮变为绿色，“Start/Stop Steps”和“Move # of Steps”按钮被禁用。

四、运动控制框架

1. 概述

GUI中的运动控制框架提供了一系列有用的步进控制算法，可用于确定不同速度运行和施加保持扭矩时的最佳电流设置。

2. 启动/停止步骤

• 加速度曲线编码在微控制器中，接受起始速度PPS和目标速度PPS作为时钟周期数。
• 启动步骤命令发出后，PWM定时器将以起始速度PPS参数指定的速率生成步数。
• 加速或减速时，每32 ms根据PPSPS / 32 ms的整数值调整PPS，若PPSPS不为零，最小值为1，步速增加计算值直到达到目标速度。
• 若起始速度大于或等于目标速度，加速度率设为0，建议将起始速度设置为目标速度的一半以避免此情况。
• 达到目标速度后，加速度曲线结束，电机持续运行，直到发出停止命令，停止时控制器反向减速直到达到停止速度PPS。

3. 移动步骤

• 若用户希望步进电机移动特定步数，可使用此功能。
• 新增参数“Number of Steps”指定控制器将发出的步数，“Steps to Stop”用于控制减速时机。
• 当当前步数等于“Steps to Stop”参数时，发出减速曲线，若“Steps to Stop”大于步数，电机将突然停止。
• 减速时，控制器降低速度直到达到停止速度值，若在减速完成前达到步数，电机以当前速度停止；若在发出所有步数前达到停止速度，电机以停止速度旋转直到所有步数执行完毕。

五、EVM文档

EVM的原理图、布局和物料清单（BOM）在硬件文件（SLVC645）中提供，GUI、USB驱动和MSP430F2617源代码在软件文件（SLVC646）中提供。

六、使用注意事项

1. 适用范围

EVM仅用于产品或软件开发人员在研发环境中对德州仪器半导体产品进行可行性评估、实验或科学分析，不得直接或间接组装到成品中，也不适用于消费或家庭使用。

2. 保修条款

• TI对EVM提供90天的保修，保修范围仅限于符合TI公布规格的产品。
• 若EVM不符合保修条件，TI的责任仅限于维修、更换或退还相应款项。

  3. 法规通知

  不同国家和地区对EVM的使用有不同的法规要求，如美国的FCC规定、加拿大的Industry Canada规定、日本的相关法规等，用户需遵守这些规定。

  4. 使用限制和警告

• EVM不得用于功能安全和/或安全关键评估。
• 用户在使用EVM前必须阅读并遵守用户指南和其他相关文档中的警告和限制通知。
• 操作EVM时应在TI推荐的规格和环境条件下进行，避免超出性能评级和规格，以免造成人身伤害、财产损失或设备损坏。
• EVM仅适用于技术合格的专业电子专家，用户需承担正确和安全使用EVM的责任。
• 用户需自行确定EVM是否符合适用的法律法规，并承担合规责任和正确处置、回收EVM的责任。

通过以上对DRV8885评估模块（EVM）的详细解读，相信电子工程师们对其有了更深入的了解。在实际应用中，大家可以根据这些信息更好地使用EVM进行步进电机的驱动和控制。你在使用类似评估模块时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。