ZHCUAS9B August 2022 – February 2023 DRV8452 , DRV8462 , DRV8962
6 GUI 操作（DRV8461EVM、DRV8462EVM 和 DRV8462VEVM）
- 转到“Driver Control”页面中的“STEPPER MOTOR CONTROL”选项卡。将“Motor Driver”设置为“Awake”，将“Driver Outputs”设置为“Enabled”。使用默认设置，点击“Start Input-Based STEP”按钮。电机沿一个方向旋转。使用“Input-based Direction”控件更改方向。电机沿反方向旋转。
图 6-1 步进电机控制 - “Register Map”菜单会显示所有器件寄存器。可以使用“Field View”面板或通过更改“Value”列中显示的十六进制数据直接修改寄存器值。
图 6-2 寄存器映射- 使用“File”菜单的“Save Registers”选项，可以将所有寄存器设置保存为“regs.json”文件。使用“File”菜单的“Load Registers”选项，可以将保存的值从保存的“regs.json”文件加载回寄存器。
CTRL14 寄存器会报告转换为等效电压范围的 VM_ADC 值，该值仅显示在寄存器映射页面上。主 GUI 面板上报告的 VM 电压由微控制器以更高的精度测量，不是电机驱动器寄存器报告的值。
- 可以使用图 6-3 中突出显示的选项卡来评估器件特性
图 6-3 驱动器控制菜单 - 请参阅 DRV8462 数据表或 DRV8461 数据表，了解步进电机驱动器器件的集成特性。下面仅介绍了主要特性。GUI 提供对器件中所有功能的访问。
- Stand Still Power Saving：此特性定义了电机静止时的保持电流电平。通常，所需的保持电流可能明显低于运行电流。此功能可以节省功耗，并避免不必要的电机发热。“Stand Still Current”默认设置为由“Torque DAC Setting”和“Full Scale Current”所定义运行电流的 50%。可输入的最小值为 1%。启用此功能，并设置所需的保持电流值以及您应用所需的延迟时间。
图 6-4 静止省电功能 Driver Output Status：本部分显示驱动器器件分度器表中电流 A 和 B 的分度器位置。该值从 0 变为最大值 255，然后通过 0 降至最小值 -255，再升回 0。只要 STEP 输入处于活动状态，就会重复此序列。点击“Indexer Reset”按钮会将索引器位置重置为表中电流 A 和电流 B 的默认值。点击“Indexer Reset”与转到“Register Map”页面并在 CTRL1 中设置 IDX_RST 位具有相同的效果，它会在分度器复位后立即自行清除。分度器复位操作不会复位任何其他寄存器设置。除此之外，还会显示电流 A 在其对应的分度器位置的幅度定标器。这是包含在寄存器 INDEX5（高 8 位）和 INDEX4（低 2 位）中的一个 10 位值 0 至 1023。当定标器值为 1023 时，它表示电流 A 的最大电流值。定标器值不受扭矩 DAC 设置、静止电流设置或自动扭矩电流 DAC 设置的影响。
- Stand Still Power Saving：此特性定义了电机静止时的保持电流电平。通常，所需的保持电流可能明显低于运行电流。此功能可以节省功耗，并避免不必要的电机发热。“Stand Still Current”默认设置为由“Torque DAC Setting”和“Full Scale Current”所定义运行电流的 50%。可输入的最小值为 1%。启用此功能，并设置所需的保持电流值以及您应用所需的延迟时间。
图 6-5 驱动器输出状态. - Auto-microstepping：启用后，此功能会自动将步进输入脉冲内插到 RES_AUTO 下拉菜单中选定的自动微步进模式。
图 6-6 自动微步进和 RES_AUTO - Step Edge：该设置会选择上升沿或两个边沿的阶跃输入响应。默认设置为 Rising Edge。选择“Both Edge”选项后，电机会以两倍的目标速度步进。相应地设置“Target Speed”，以避免电机失速。
图 6-7 阶跃边沿 - Control Mode：这是一项 GUI 应用程序功能，允许在“Speed”模式和“Step”模式之间进行选择。在“Speed”模式下，电机可使用定义的加速和减速率运动曲线以设定的目标速度运行。在“Step”模式下，可以通过在设定的目标速度下设置所需的步进数来将电机步进至所需位置。当目标速度设置为 1 PPS（每秒脉冲）时设置如果将启动、停止、加速率和目标速度设置为相同的值，将直接以目标速度启动电机。要从高于 400 PPS 的目标速度过渡到低于 400 PPS 的速度（或者相反），您必须停止电机然后再次启动电机。这仅适用于与我们的 EVM 配合使用的 GUI，这不是电机驱动器限制。
图 6-8 控制模式
图 6-9 基于输入的 STEP 控制面板 - Stall Detection：可以使用“Initiate Stall”滑动开关启用此功能。启用后，GUI 会显示所有失速检测设置和功能。失速检测可用于学习模式，该模式可使用学习过程自动学习失速阈值，也可通过禁用“Learn Mode”手动进入失速阈值模式。失速检测需要驱动器以智能调优纹波控制衰减模式运行，这是器件的默认设置。可以使用“STEPPER MOTOR CONTROL”选项卡中的“Decay Mode”GUI 按钮来修改衰减模式。EVM 上的测试点 A3 会输出与扭矩计数等效的模拟电压，每 8ms 更新一次。扭矩计数 = (输出电压 x 4095) / 3.3。
图 6-10 失速检测GUI 应用程序具有在加速期间禁用失速检测的功能。此功能默认设置为“Disabled”。在执行失速阈值学习之前，等待 LED D10 熄灭指示的加速完成。
图 6-11 衰减模式注： 加速期间禁用失速检测时，扭矩计数为 4095。加速完成后，失速检测会自动启用，并显示实际扭矩计数。在学习模式下，在无负载的情况下以所需的目标速度运行步进电机。等待出现“Stall Detection”消息显示“Please stall motor to complete Stall Threshold learning sequence”和“Relearn Stall Threshold”按钮。然后使用一对带软钳口的钳子安全地手动停止电机，如果您使用具有机械行程末端硬停止位置的线性系统，请让电机达到物理停止位置。成功的失速阈值学习将通过复选标记图标和文本“Stall threshold learning sequence complete”来指示。按下“Relearn Stall Threshold”按钮可随时进行重新学习。如果“Active Stall Detection”设置为“Stop driving after stall”，并将“Reverse direction on stall fault”设为关闭（这恰好是默认设置），电机将在学习完成后立即停止，GUI 状态面板中的“Stall Detection”指示灯将变为红色。按下 GUI 中故障状态指示灯右侧的“Clear”按钮后，可以再次运行电机。如果您想在失速后继续驱动，可以在下面启用它。
图 6-12 失速阈值学习在手动失速阈值进入模式下，运行电机并将运行“Stall Threshold”滑块设置为零。它显示的扭矩计数以及绘制随时间变化的曲线图。如果在使用高 DCR 步进电机时扭矩计数较低，请使用 x8 倍频器。记录扭矩计数并将阈值设置为扭矩计数值的 50% 或更低。按照与学习模式操作中相同的步骤检测电机失速。按下“Export Torque Count Values”，将 512 个历史扭矩计数值导出到 Excel 文件。
图 6-13 失速后继续驱动注： 在此预量产器件版本中，存在一个无法清除 FAULT 寄存器中的 STL 位的已知问题。为解决此问题，请使用“Keep driving after stall”设置进行“Active Stall Detection”，或在成功学习序列后打开“Reverse direction on stall fault”。
图 6-14 扭矩计数和导出扭矩 - Custom microstepping：要设置和启用此功能，请使用“CUSTOM MICROSTEPPING”选项卡。自定义微步进允许用户定义自定义电流波形，而不是由集成微步进分度器定义的正弦波。启用自定义微步进后，无论设置如何，驱动器都会忽略集成微步进设置。
用户可使用下拉菜单在“User Defined”（默认值）或 GUI 中提供的三个其他预设选项之间进行选择。这是为便于使用而提供的 GUI 功能。点击所需的选项，例如“Triangular”，将寄存器 CUSTOM_CURRENT1 自动填充到 CUSTOM_CURRENT8。寄存器 CUSTOM_CURRENT1 至 CUSTOM_CURRENT8 定义相电流电周期的第一象限。器件会自动填充其余象限，包括整个电气周期的零值。如果选择了“User Defined”选项，请输入所需波形的值。在寄存器中填充了所需的值后，启用“Custom-microstepping”滑动开关。
图 6-15 自定义微步进 - Silent step Decay mode：要设置和启用此功能，请使用“SILENT STEP”选项卡。注： 失速检测功能只有在智能调优纹波控制衰减模式下才有效。使用“Silent Step Decay Mode”时禁用失速检测。
将“Silent Step Decay Mode”滑动开关设置为“Enabled”。为您的应用选择所需的静音步进转换阈值步进速率。从 KP 值 32 开始，并根据应用情况微调 KP 和 KI。静音步进衰减模式有利于电机的低步进速率运行，尤其是在 1/4、1/2 和全步进等低微步进设置下。
使用以下过程演示此功能。从“Speed”控制模式下 GUI 的默认设置开始。将“Target Speed”降至 2000 PPS 并将“Step Mode”更改为 1/4 步进。运行步进电机。在使用这些设置运行时，电机通常会产生可闻噪音。切换到“SILENT STEP”选项卡。将“Silent Step Decay Mode”滑动开关设置为“Enabled”。将“Silent Step Transition Threshold”选择为 400Hz。将 KP 值设置为 32。电机会以静默方式运行。
图 6-16 静音步进控制面板 - Auto Torque：要设置和启用此功能，请使用“AUTO TORQUE”选项卡。以下示例介绍了如何使用额定电流为 1.7A 的 J-4218HB2401 NEMA17 双极步进电机（通常用于 3D 打印机）设置自动扭矩。额定电流大于 3A 的 24V 电源用于为 EVM 供电。
- 从 EVM 的默认设置开始。使用按钮 S1 执行 EVM 固件复位将加载 EVM 的默认设置。点击 GUI 主页上的 DRV8462EVM 图标，在 GUI 应用程序和 EVM 之间建立连接。
- 转至左侧菜单栏中的“Motor Control”菜单。将“Motor Driver”设置为“Awake”。在“STEPPER MOTOR CONTROL”选项卡中将“Full-Scale Current”设置增加到 2A。将“Driver Outputs”设置为“Enable”。使用“Start Input based STEP”按钮启动电机。
- 切换至 GUI 的“AUTO TORQUE”选项卡。使用滑动开关启用“Auto Torque”模式。
- 接下来，当电机空载运行并使用“Learn”参数的默认设置时，按下“Auto Torque Learn”按钮启动学习。学习完成后，系统会立即显示一个带有“Learn Completed”字样的绿色复选标记。通过按下“Auto Torque Learn”按钮，可以随时在电机空载运行的情况下完成重新学习。预量产器件要求在开始学习之前将 KP 值设置为 1。量产器件没有此项要求。
- 在“Loop Regulation”部分配置最小和最大电流限制值。这些是 8 位整数值，以十进制表示为 0 至 255。将最小电流限制值设置为 48，该值可以等于 (48/256) * 2A，即 375mA。在 375mA 驱动电流下，该步进电机将具有足够的扭矩，能够在轻负载下运行，而不会丢失步进或失速。这是在应用中选择最小电流限制值的标准。将最大电流限制值设置为 192，该值可以等于 (192/256) * 2A，即 1.5A。如果应用需要，可以选择更高的最大值。自动扭矩可在瞬态较高负载转矩期间允许电机短时间过驱。
图 6-17 自动扭矩控制面板右侧的图表显示以下各项的数据：
Auto Torque Count（蓝色实线）
Auto Torque Current DAC（橙色实线）
Auto Torque Count Upper Limit（上方蓝色虚线）
Auto Torque Count Lower Limit（下方蓝色虚线）
Maximum Current Limit（上部橙色虚线）
Minimum Current Limit（下部橙色虚线）
Auto Torque Count Overflow（右上角红色/绿色错误指示器）
Auto Torque Count Underflow（右下角红色/绿色错误指示器）
按下“Export Torque Count Values”，将 1024 个历史扭矩计数值导出到 Excel 文件。
- 现在，在无负载的情况下观察“Auto Torque Count”值。使用观察到的值范围设置“Auto Torque Count”上限和下限。自动扭矩算法通过调制介于 375mA 和 1.5A 之间的满量程电流，将 ATQ_CNT 值保持在由 ATQ_UL 和 ATQ_LL 定义的滞环范围内。
- 有关自动扭矩功能的详细说明，请参阅 DRV8462 数据表，其中包括有关如何根据您的应用设置和调整其运行的详细信息。
- 除了基于 SPI 的寄存器受控操作，DRV8462 器件还支持器件数据表中所述的 GPIO 受控操作。GUI 还允许在此模式下运行器件。默认情况下，GUI 会显示“SPI”受控操作。要使用 GPIO 控制操作器件，请在“STEPPER MOTOR CONTROL”选项卡的“Interface Mode”选择器中选择“H/W”。只有当“Motor Driver”滑动开关处于“Asleep”位置时，才能更改选择器。
图 6-18 接口模式选择器 - Fault Configuration：在 SPI 模式下，故障配置控制台可用于设置必要的故障检测和报告方案。按“Fault Status”面板中的“Configure”按钮小工具，如故障配置按钮小工具中所示。系统会立即弹出“Fault Configuration”窗口。
图 6-19 故障配置按钮小工具- 该控制台允许用户启用/禁用开路负载检测、开路负载检测时间等，请参阅故障配置弹出窗口，根据需要查看和修改故障报告和配置。完成所有修改后，可关闭弹出窗口以访问主 GUI 界面以进行进一步评估。
图 6-20 故障配置弹出窗口
- 该控制台允许用户启用/禁用开路负载检测、开路负载检测时间等，请参阅故障配置弹出窗口，根据需要查看和修改故障报告和配置。完成所有修改后，可关闭弹出窗口以访问主 GUI 界面以进行进一步评估。