tmc步进电机驱动芯片选型（步进电机,步进驱动器,编码器怎么接线）

ADI TMC4671 是一款完全集成的伺服控制器，可为BLDC/PMSM 和两相步进电机以及直流电机和音圈提供磁场定向控制(FOC)。所有控制功能均在硬件中实现。 TMC4671 可为无刷直流电机、永磁同步电机、两相步进电机、有刷直流电机和音圈电机提供磁场定向控制。

此外，TMC4671 还集成了ADC、位置传感器接口和位置插补器，为各种伺服应用提供全功能的伺服控制器。

TMC4671硬件集成的电机控制算法和三环控制算法使电机开发无需编写一行代码。

并且TMC4671的开关频率和控制器更新速率高达100kHz，并具有数字霍尔信号插值等滤波和插值功能，使操作更加平滑。该IC 可与各种编码器配合使用：从A/B/Z 增量简单数字或模拟霍尔传感器到高分辨率正弦/余弦模拟编码器。传感器可以灵活地映射为位置和速度控制环路的输入。凭借其Delta-Sigma 电流感应ADC，TMC4671 非常适合在隔离式Delta-Sigma 前端中使用。

TMC4671性能描述：

具有磁场矢量控制（FOC）的伺服控制芯片

扭矩控制方式

速度控制方式

位置控制方式

当前控制刷新频率和最大PWM频率均为100KHz（速度和位置控制的刷新频率可根据当前当前刷新频率的倍数进行配置）

控制功能/PI控制器

中期结果的输入和输出可编程斩波

最后采用集成电路来保护所有控制

可编程电压周期向导限制器

目标值前馈补偿和前馈摩擦补偿

先进的前馈控制结构可实现最佳轨迹跟踪性能

扩展中断请求屏蔽选项和限制器状态寄存器

带有霍尔传感器或/和最小运动的高级编码器初始化算法

运动控制、坡度控制

控制结构梯形速度斜坡

脉冲/方向接口，方便定位

支持电机类型

无刷直流电机

永磁同步电机

2相步进电机

直流有刷电机

音圈电机

位置反馈

用于初始配置的开环位置发生器（可编程PRM、RPM/S）

数字增量编码器（ABN、ABZ 高达5MHz）

第二个数字编码器输入（双反馈）

具有临时位置插补功能的数字霍尔输入接口（H1、H2、H3 或HU、HV、HW）

模拟编码器/模拟霍尔输入接口（SinCos（0、90）或0、120、240）

多圈位置计数器（32 位）

目标位置、速度和目标扭矩滤波（双阶）

PWM 包括SVPWM

可编程PWM 频率范围为20KHz100KHzn

可编程BBM (BrakeBeforeMake) 时间（低、高）0 ns。 2.5_s（10ns 步长）和栅极驱动输入信号

运动时改变PWM 频率的PWM 自动调节

SPI通讯接口

40位数据长度（1个读写位+7个地址位+32个数据位）

立即SPI 读取响应（通过单个数据报进行寄存器读取访问）

SPI 时钟频率高达1 MHz（未来版本为8 MHz）

TRINAMIC实时监控接口（SPI Master）

通过TRINAMIC实时监控系统实时数据高频采样

PCB 上需要单个10 针高密度连接器

高级控制器支持TRINAMIC IDE 调谐选项，具有频率响应识别和高级自动调谐功能

UART调试接口

3 针（GND、RxD、TxD）3.3V UART 接口（1N8；9600（默认）、115200、921600 或3M bps）

与嵌入式用户应用程序接口(SPI) 并行的简单寄存器访问

电源电压：5V和3.3V； 1.8V VCC_CORE 内部产生

IO电压：全数字3.3V（可由VCCIO选配）； 5V插件模拟输入范围，3V为单端输入范围

时钟频率：25MHz（需要外部振荡器）

封装：QFN76

TMC4671驱动器步进电机tmc4671配置代码和TMC4671模拟编码器设置

下面我们分享一个受Excelpoint邀请的21IC高级工程师TopGun评估ADI Trinamic无刷电机控制开发板的案例。

通过电机控制连接板级联套件：

工程师自己有一个带霍尔传感器的无刷电机，可以用来测试这个TMC4671套件。连接电源、电机三相线和霍尔接线，然后使用type-c线连接套件和电脑。

打开TMCL-IDE后可以看到Landungsbruecke主板已被识别，固件版本也可以正常获取为V3.08。

在右侧的配置面板中，您可以自行选择单板的型号，也可以点击“扫描”自动扫描单板。

选择TMC4671-EVAL板配置，点击“Wizard Pool”按钮进入配置向导，逐步配置TMC4671。

第一步是配置套件的功能。由于测试电机没有ABZ编码器，因此这些项目必须取消。

接下来，您需要进行常规配置。该套件的电源板是TMC6200-EVAL。电机类型为三相BLDC。电机极对数为8极，其他配置可默认。

继续配置开环参数，单击“Set defaults”按钮，拖动UD_EXT滑块，然后单击“Run”按钮。电机将开始缓慢旋转。左右箭头是控制旋转方向，快进键是电机点动。

下一页是配置ADC。只要在该页面能正常看到ADC正弦波形即可，主要看ADC采集是否正常。

接下来，对ADC 进行偏移校准。两款ADC软件均通过实时采样数据自动计算偏移值。只需单击“设置”按钮即可。

向下滚动页面，确保三相电压与ADC采集的数据曲线一致。否则，需要调整0x0A寄存器中的ADC选择配置，直到曲线基本重合。

接下来，配置霍尔传感器，按照向导使霍尔信号和电信号交叉。由于测试电子设备自带霍尔，因此不需要额外校准，可以直接使用。

配置霍尔传感器并进入测试步骤。首先单击“设置默认值并启动”按钮，输入目标电流并单击运行。观察电机能正常运行，说明霍尔接口配置正常。至此，配置向导基本完成，套件的初始配置已经完成。

电机性能测试

初始化向导完成后，您可以进一步调试套件。首先打开“选择器”配置电角输入源和速度反馈源位置反馈源。在这里，它们都设置为霍尔传感器作为反馈。

PID参数调节是电机控制的痛点。 TMC主机提供参数制定工具。选择“扭矩/磁通”并单击“开始”开始。电机电流环的参数将自动制定。制定的参数将自动同步到“PI控制”。

速度环的PI 参数使用相同的逻辑来制定。设置目标速度后，选择“Velecity”并单击“Start”对速度环进行参数化。

PID参数制定完成后，我们可以测试实际运行性能。首先，测试电流环路。设置目标电流后，可使用左右箭头按钮切换电机的运行方向。通过反转验证阶跃响应。您还可以微调PI参数以达到更理想的运行效果。

接下来我们测试一下速度环的性能。切换到速度模式，就像测试电流环一样，手动控制电机反转，测试响应性和跟随性。可以看到目标速度和实际反馈速度基本重合，说明跟随性非常好。

然后测试位置环，切换到位置环模式，设定目标位置，电机可以快速移动到目标位置并收敛于目标位置。测试电机位置环。通过手动扭转电机，电机将快速收敛到目标位置。然而，为了进一步提高位置环的性能，仅仅使用霍尔传感器是不够的。一般位置环应用通常需要增量编码器或绝对编码器。

如何使用USB-2-RTMI（RTMI）调试TMC4671；还有关于TMC4671的三环配置方法的详细说明，可以点击参考：https://www.elecfans.com/soft/78/223/2020/202002061162162.html

本文还参考了大量Excelpoint实建的《电机开发工具——ADI TMC4671套件评测》文章。可以查看tmc4671配置更详细的介绍：https://www.elecfans.com/d/2142777.html

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