电机屏蔽参考手册

电机屏蔽是一个扩展板，用于Uno32和uC32。它为Uno32和uC32提供额外的电路和连接器，以驱动各种类型的电机。

电机屏蔽设计用于驱动直流电机、伺服电机和步进电机。它还通过I2C I/O扩展程序提供了额外的I/O。

• 两个直流电机驱动通道，可通过JST 6针连接器或端子块访问
• 每个直流电机通道有两个直流电机编码器输入信号
• 四伺服电机通道
• I2C通用I/O扩展器，有4个led, 2个按钮和2个用户可设置跳线
• 一个4线单极步进电机通道
• 标准屏蔽连接器

电机屏蔽设计用于Uno32或uC32板。当使用这些板，微控制器和屏蔽提供必要的支持硬件和连接器，以控制大多数类型的小型电机。本文件的其余部分将只引用Uno32;然而，这种屏蔽也可以与uC32一起使用。

电机屏蔽有以下连接器:

J1:直流电机驱动电源

此连接器为DVR8833RTY电机驱动器提供直流电机的电源。电机供电电压范围2.7-10.8 V。

J3 & J6:直流电机6针JST连接器

这些连接为直流电机提供电源和反馈信号。引脚与Digilent直流齿轮电机兼容。

J5 & J7:直流电机端子座连接器

这些连接为大多数两线直流电机提供电源引脚。

直流电机驱动器禁用

短路这两个引脚(或驱动NS信号引脚低)将使直流电机驱动器进入睡眠模式。这将使电机驱动器失效，从而降低功耗。这个选项对于低功耗应用非常有用。

J4:直流电机驱动器故障指示灯

当在直流电机驱动器内检测到故障时，NF信号将被驱动低。可能的故障原因包括过流、过热、电压过低。

J8和J9:直流电机反馈信号头

连接直流电机反馈信号的头。

步进电机电源

这个连接器为驱动步进电机提供动力。

J12和J13:步进电机端子座连接器

这些接头用于驱动步进电机。

伺服电机的电源

这个连接器为驱动伺服电机提供外部电源。如果使用这个头部移除JP6，以确保伺服电源不短路到5伏Uno32电源。

J11和J15:数字信号直通连接器

这个连接器将Uno32上的数字I/O引脚通过电机屏蔽。

J21: I2C #1菊花链连接器

这是一个2×4引脚头连接器，提供访问I2C信号SDA和SCL，以及从3.3V电源总线和接地电源。这可以用来将I2C总线扩展出电路板，并为外部I2C设备供电。Digilent有电缆和选择的I2C外围模块，可以使用这个连接器访问。

模拟信号直通连接器

这个连接器通过Uno32上的模拟输入针脚通过电机屏蔽。

J22:电源直通连接器

这个连接器将来自Uno32的电源连接器通过电机防护罩，并从Uno32为电机防护罩供电。

电机屏蔽提供了一种方法，通过DRV883双h桥电机驱动器控制2个独立的直流电机。电机驱动器必须通过J1供电才能运行，电压在2.7和10.8伏之间是可以接受的。每个通道由一个“使能”和“方向”信号控制。

通过使用JP1和JP2，可以将通道2设置为与通道1相同或独立的操作。

使能引脚上的PWM电平将调节电机的速度。方向引脚上的逻辑电平将决定所连接的直流电机的电机旋转方向。Uno32在DRV8833 h桥引脚的输入端使用一个解复用器和下拉电阻，以确保h桥只在快速衰减模式下工作。表1列出了各种输入组合所产生的电机响应。

DRV8833芯片对电机驱动电路提供过流保护。每个内部驱动FET都被独立监控过流状态，并将在内部关闭以保护芯片。当检测到过流状态时，芯片将关闭故障FET，然后设置NFAULT引脚低信号，表明芯片上的故障状态。其余的fet将继续正常工作。当故障状态结束时，芯片会自动复位，将NFAULT逻辑电平恢复到逻辑高电平。(有关连接器的描述，请参见表2。)

有两个施密特触发器缓冲输入连接器J3, J6, J8和J9带来电机速度反馈信号到控制系统板。Digilent电机和齿轮箱具有霍尔效应传感器，采用正交编码器格式。当操作在3.3V时，这些缓冲器有5V的容忍输入。

正交编码器信号是一对方波，其频率与电机转速成正比，脉冲90失相。通过两个信号之间的相位关系，可以确定电机的转速与频率和电机的旋转方向。

步进电机控制器有4个输出信号。它由4个开漏晶体管放大器组成。

步进电机驱动器可以由VIN供电，也可以由外部电源连接到J10。如果连接外部电源，应将JP5拆除，以防止步进电机电压短路到板的输入电压。

电机屏蔽有4个伺服电机连接。它们可以从VCC5V0或连接到J14的外部电源供电。如果连接外部电源，则应移除JP6。电源的电压可以通过电阻分压器网络在模拟引脚A11上测量(详情请参阅原理图)。

I2C接口提供中速(100K或400K bps)同步串行通信总线。I2C接口使用7位或10位设备寻址提供主从操作。每个设备都有一个唯一的地址，协议提供了将数据包寻址到特定设备或将数据包广播到总线上所有设备的能力。关于配置和使用I2C接口的详细信息，请参阅Microchip PIC32 mx3xx数据表和PIC32系列参考手册。

Uno32上的PIC32MX320微控制器提供两个独立的I2C接口。电机屏蔽设计用于提供对这些接口之一I2C #1 (SCL1, SDA1)的访问。I2C #1是通过标准Wire库访问的。连接器J21提供对I2C端口#1的访问。

连接器J21用于将I2C总线伸出单板，连接外部的I2C设备。这是一个标准的2×4针头连接器0.100“间隔针。它提供对I2C信号，SCL1和SDA1，以及VCC3V3和地面的访问。VCC3V3可以为外部I2C设备供电。

I2C总线使用开路收集器驱动程序，允许多个设备驱动总线信号。这意味着必须提供上拉电阻来为信号提供逻辑高状态。电机屏蔽在I2C #1上提供2.2Kohm上拉电阻。

一般来说，公交车上只有一组引体向上。跳线JP7和JP8可以用来禁用在I2C #1上的板上引体向上，如果需要不同的值或总线上的一些其他设备提供引体向上，或如果I2C #1没有被使用，引体向上干扰引脚的使用。通过在JP7和JP8上安装短块，可以实现板上引体向上。移除短块将禁用引体向上。

Digilent有几个小的I/O模块可用，可以使用I2C连接器连接。其中包括一个3轴加速计，4通道，12位A / D转换器,串行字符液晶显示器面板，3轴陀螺仪，和实时时钟/日历。板载I/O扩展器也通过I2C #1控制。

电机屏蔽包含一个I/O级联模块，可以访问4个led, 2个按钮和2个跳线开关。I/O扩展器通过I2C #1控制。输出可以很容易地控制使用电机屏蔽MPIDE库。

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