增加读取寄存器状态和控制步进电机功能
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Core/Inc/machine.h
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136
Core/Inc/machine.h
Normal file
@@ -0,0 +1,136 @@
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/* USER CODE BEGIN Header */
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/**
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******************************************************************************
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* @file : machine.h
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* @brief : LK540 Machine Stepper Motor Control Header
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* 步进电机控制模块头文件
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******************************************************************************
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* @attention
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*
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* Copyright (c) 2026 STMicroelectronics.
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* All rights reserved.
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*
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******************************************************************************
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*/
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/* USER CODE END Header */
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#ifndef __MACHINE_H
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#define __MACHINE_H
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#ifdef __cplusplus
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extern "C" {
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#endif
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/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
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#include "main.h"
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/* Exported types ------------------------------------------------------------*/
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/**
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* @brief 步进电机方向枚举
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*/
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typedef enum
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{
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MOTOR_DIR_CWW = 0, /* 向左移动 (Counter Clockwise) */
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MOTOR_DIR_CW = 1 /* 向右移动 (Clockwise) */
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} Motor_DirectionTypeDef;
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/* Exported constants --------------------------------------------------------*/
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/* 电机参数定义 */
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#define MOTOR_PULSE_PER_MM 5.33f /* 每毫米脉冲数 */
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#define MOTOR_ORIGIN_DISTANCE 215.0f /* 原点距离 (mm) */
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#define MOTOR_MATERIAL1_DISTANCE 192.4f /* 1#料距离 (mm) */
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#define MOTOR_MATERIAL2_DISTANCE 65.4f /* 2#料距离 (mm) */
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#define MOTOR_MATERIAL3_DISTANCE 61.6f /* 3#料距离 (mm) */
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#define MOTOR_MATERIAL4_DISTANCE 188.6f /* 4#料距离 (mm) */
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/* GPIO引脚定义 */
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#define MOTOR_ORIGIN_PIN_PORT GPIOB
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#define MOTOR_ORIGIN_PIN GPIO_PIN_3
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#define MOTOR_LIMIT_PIN_PORT GPIOG
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#define MOTOR_LIMIT_PIN GPIO_PIN_15
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#define MOTOR_DIR_PIN_PORT GPIOD
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#define MOTOR_DIR_PIN GPIO_PIN_7
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#define MOTOR_STEP_PIN_PORT GPIOG
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#define MOTOR_STEP_PIN GPIO_PIN_9
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/* Exported macro ------------------------------------------------------------*/
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/* Exported functions prototypes ---------------------------------------------*/
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/**
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* @brief 检测步进电机是否在原点
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* @retval 1: 在原点, 0: 不在原点
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*/
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uint8_t Machine_IsAtOrigin(void);
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/**
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* @brief 检测步进电机是否在临界点（限位传感器）
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* @retval 1: 在临界点, 0: 不在临界点
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*/
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uint8_t Machine_IsAtLimit(void);
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/**
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* @brief 设置步进电机方向
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* @param dir: 方向 (MOTOR_DIR_CWW: 向左, MOTOR_DIR_CW: 向右)
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* @retval None
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*/
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void Machine_SetDirection(Motor_DirectionTypeDef dir);
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/**
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* @brief 步进电机移动一步
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* @note 产生一个脉冲信号，电机移动一步（1/5.33 mm）
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* @retval None
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*/
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void Machine_Step(void);
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/**
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* @brief 步进电机移动到原点
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* @note 一直向左移动直到检测到原点传感器（PB3为0）
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* 如果检测到限位传感器（PG15为0），则停止并返回错误
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|
* @retval 0: 成功到达原点, 1: 到达限位点（错误）
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*/
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uint8_t Machine_MoveToOrigin(void);
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/**
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* @brief 步进电机从原点移动到中心点
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|
* @note 中心点就是原点位置（215.0mm处）
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|
* 如果已经在原点，则不需要移动
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* @retval 0: 成功, 1: 失败
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*/
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uint8_t Machine_MoveToCenter(void);
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/**
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|
* @brief 步进电机从中心点移动到1#料位置
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||||||
|
* @note 从原点（215.0mm）向左移动22.6mm到达1#料（192.4mm）
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||||||
|
* @retval 0: 成功, 1: 失败（到达限位点）
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*/
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uint8_t Machine_MoveToMaterial1(void);
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/**
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|
* @brief 步进电机从中心点移动到2#料位置
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|
* @note 从原点（215.0mm）向左移动149.6mm到达2#料（65.4mm）
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|
* @retval 0: 成功, 1: 失败（到达限位点）
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*/
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|
uint8_t Machine_MoveToMaterial2(void);
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/**
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|
* @brief 步进电机从中心点移动到3#料位置
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|
* @note 从原点（215.0mm）向右移动153.4mm到达3#料（61.6mm）
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||||||
|
* @retval 0: 成功, 1: 失败（到达限位点）
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|
*/
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|
uint8_t Machine_MoveToMaterial3(void);
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/**
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|
* @brief 步进电机从中心点移动到4#料位置
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||||||
|
* @note 从原点（215.0mm）向右移动26.4mm到达4#料（188.6mm）
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||||||
|
* @retval 0: 成功, 1: 失败（到达限位点）
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*/
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|
uint8_t Machine_MoveToMaterial4(void);
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#ifdef __cplusplus
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}
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|
#endif
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#endif /* __MACHINE_H */
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@@ -31,7 +31,7 @@ extern "C" {
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/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
|
/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
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/* USER CODE BEGIN Includes */
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/* USER CODE BEGIN Includes */
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#include "machine.h"
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/* USER CODE END Includes */
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/* USER CODE END Includes */
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/* Exported types ------------------------------------------------------------*/
|
/* Exported types ------------------------------------------------------------*/
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332
Core/Src/machine.c
Normal file
332
Core/Src/machine.c
Normal file
@@ -0,0 +1,332 @@
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/* USER CODE BEGIN Header */
|
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/**
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||||||
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******************************************************************************
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|
* @file : machine.c
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|
* @brief : LK540 Machine Stepper Motor Control Implementation
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|
* 步进电机控制模块实现
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******************************************************************************
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||||||
|
* @attention
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|
*
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|
* Copyright (c) 2026 STMicroelectronics.
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|
* All rights reserved.
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*
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******************************************************************************
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|
*/
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|
/* USER CODE END Header */
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|
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
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||||||
|
#include "machine.h"
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|
/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
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/* USER CODE BEGIN Includes */
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/* USER CODE END Includes */
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/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
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/* USER CODE BEGIN PTD */
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/* USER CODE END PTD */
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/* Private define ------------------------------------------------------------*/
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/* USER CODE BEGIN PD */
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/* 步进脉冲时序参数（微秒） */
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#define STEP_PULSE_HIGH_TIME_US 10 /* 脉冲高电平时间 */
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#define STEP_PULSE_LOW_TIME_US 10 /* 脉冲低电平时间 */
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||||||
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|
/* 移动相关参数 */
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|
#define MAX_STEPS_TO_ORIGIN 50000 /* 移动到原点的最大步数（防止无限循环） */
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#define STEP_DELAY_US 100 /* 每步之间的延时（微秒） */
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/* 各料位相对于原点的距离（mm） */
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|
#define DISTANCE_TO_MATERIAL1 22.6f /* 215.0 - 192.4 = 22.6mm (向左) */
|
||||||
|
#define DISTANCE_TO_MATERIAL2 149.6f /* 215.0 - 65.4 = 149.6mm (向左) */
|
||||||
|
#define DISTANCE_TO_MATERIAL3 153.4f /* 215.0 - 61.6 = 153.4mm (向右) */
|
||||||
|
#define DISTANCE_TO_MATERIAL4 26.4f /* 215.0 - 188.6 = 26.4mm (向右) */
|
||||||
|
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||||||
|
/* USER CODE END PD */
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||||||
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|
||||||
|
/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
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|
/* USER CODE BEGIN PM */
|
||||||
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||||||
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/* USER CODE END PM */
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||||||
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|
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
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|
/* USER CODE BEGIN PV */
|
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|
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|
/* USER CODE END PV */
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|
/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
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/* USER CODE BEGIN PFP */
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||||||
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static void DelayUs(uint32_t us);
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||||||
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static uint32_t Machine_MmToSteps(float mm);
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||||||
|
static uint8_t Machine_MoveSteps(Motor_DirectionTypeDef dir, uint32_t steps);
|
||||||
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||||||
|
/* USER CODE END PFP */
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||||||
|
|
||||||
|
/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
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|
/* USER CODE BEGIN 0 */
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||||||
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||||||
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/**
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||||||
|
* @brief 微秒级延时函数
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* @param us: 延时时间（微秒）
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|
* @note 基于系统时钟的简单延时，72MHz系统时钟下
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|
* 考虑循环开销，使用约60个周期/微秒
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|
* @retval None
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*/
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|
static void DelayUs(uint32_t us)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
uint32_t i;
|
||||||
|
/* 72MHz时钟，考虑循环开销，约60个周期/微秒 */
|
||||||
|
for (i = 0; i < us * 60; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
__NOP();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* @brief 将毫米距离转换为步数
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||||||
|
* @param mm: 距离（毫米）
|
||||||
|
* @retval 步数
|
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|
*/
|
||||||
|
static uint32_t Machine_MmToSteps(float mm)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
/* 每毫米5.33个脉冲，向上取整 */
|
||||||
|
return (uint32_t)(mm * MOTOR_PULSE_PER_MM + 0.5f);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* @brief 步进电机移动指定步数
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||||||
|
* @param dir: 移动方向
|
||||||
|
* @param steps: 移动步数
|
||||||
|
* @retval 0: 成功, 1: 失败（到达限位点）
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
static uint8_t Machine_MoveSteps(Motor_DirectionTypeDef dir, uint32_t steps)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
uint32_t i;
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 设置方向 */
|
||||||
|
Machine_SetDirection(dir);
|
||||||
|
DelayUs(STEP_DELAY_US);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 移动指定步数 */
|
||||||
|
for (i = 0; i < steps; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
/* 检查限位传感器 */
|
||||||
|
if (Machine_IsAtLimit())
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return 1; /* 到达限位点，返回错误 */
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 移动一步 */
|
||||||
|
Machine_Step();
|
||||||
|
DelayUs(STEP_DELAY_US);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return 0; /* 成功 */
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/* USER CODE END 0 */
|
||||||
|
|
||||||
|
/* Exported functions --------------------------------------------------------*/
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* @brief 检测步进电机是否在原点
|
||||||
|
* @note PB3状态为0表示检测到步进电机在原点
|
||||||
|
* @retval 1: 在原点, 0: 不在原点
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
uint8_t Machine_IsAtOrigin(void)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
GPIO_PinState pinState;
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 读取PB3引脚状态 */
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||||||
|
pinState = HAL_GPIO_ReadPin(MOTOR_ORIGIN_PIN_PORT, MOTOR_ORIGIN_PIN);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* PB3为0表示在原点 */
|
||||||
|
return (pinState == GPIO_PIN_RESET) ? 1 : 0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* @brief 检测步进电机是否在临界点（限位传感器）
|
||||||
|
* @note PG15状态为0表示检测到步进电机到达临界点，不能再前进了
|
||||||
|
* @retval 1: 在临界点, 0: 不在临界点
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
uint8_t Machine_IsAtLimit(void)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
GPIO_PinState pinState;
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 读取PG15引脚状态 */
|
||||||
|
pinState = HAL_GPIO_ReadPin(MOTOR_LIMIT_PIN_PORT, MOTOR_LIMIT_PIN);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* PG15为0表示在临界点 */
|
||||||
|
return (pinState == GPIO_PIN_RESET) ? 1 : 0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* @brief 设置步进电机方向
|
||||||
|
* @param dir: 方向
|
||||||
|
* MOTOR_DIR_CWW (0): 向左移动 (CWW - Counter Clockwise)
|
||||||
|
* MOTOR_DIR_CW (1): 向右移动 (CW - Clockwise)
|
||||||
|
* @note PD7为0表示向左，1表示向右
|
||||||
|
* @retval None
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
void Machine_SetDirection(Motor_DirectionTypeDef dir)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
GPIO_PinState pinState;
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 根据方向设置PD7引脚状态 */
|
||||||
|
pinState = (dir == MOTOR_DIR_CWW) ? GPIO_PIN_RESET : GPIO_PIN_SET;
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 设置方向引脚 */
|
||||||
|
HAL_GPIO_WritePin(MOTOR_DIR_PIN_PORT, MOTOR_DIR_PIN, pinState);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* @brief 步进电机移动一步
|
||||||
|
* @note 产生一个脉冲信号，电机移动一步
|
||||||
|
* 移动1mm需要5.33个脉冲，所以一步约等于1/5.33 mm
|
||||||
|
* 脉冲时序：低->高->低
|
||||||
|
* @retval None
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
void Machine_Step(void)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
/* 确保步进引脚初始为低电平 */
|
||||||
|
HAL_GPIO_WritePin(MOTOR_STEP_PIN_PORT, MOTOR_STEP_PIN, GPIO_PIN_RESET);
|
||||||
|
DelayUs(STEP_PULSE_LOW_TIME_US);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 产生高电平脉冲 */
|
||||||
|
HAL_GPIO_WritePin(MOTOR_STEP_PIN_PORT, MOTOR_STEP_PIN, GPIO_PIN_SET);
|
||||||
|
DelayUs(STEP_PULSE_HIGH_TIME_US);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 恢复低电平 */
|
||||||
|
HAL_GPIO_WritePin(MOTOR_STEP_PIN_PORT, MOTOR_STEP_PIN, GPIO_PIN_RESET);
|
||||||
|
DelayUs(STEP_PULSE_LOW_TIME_US);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* @brief 步进电机移动到原点
|
||||||
|
* @note 一直向左移动直到检测到原点传感器（PB3为0）
|
||||||
|
* 如果检测到限位传感器（PG15为0），则停止并返回错误
|
||||||
|
* @retval 0: 成功到达原点, 1: 到达限位点（错误）
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
uint8_t Machine_MoveToOrigin(void)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
uint32_t stepCount = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 设置方向为向左（CWW） */
|
||||||
|
Machine_SetDirection(MOTOR_DIR_CWW);
|
||||||
|
DelayUs(STEP_DELAY_US);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 如果已经在原点，直接返回 */
|
||||||
|
if (Machine_IsAtOrigin())
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return 0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 一直向左移动直到检测到原点 */
|
||||||
|
while (!Machine_IsAtOrigin())
|
||||||
|
{
|
||||||
|
/* 检查限位传感器 */
|
||||||
|
if (Machine_IsAtLimit())
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return 1; /* 到达限位点，返回错误 */
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 防止无限循环 */
|
||||||
|
if (stepCount++ > MAX_STEPS_TO_ORIGIN)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return 1; /* 超时，返回错误 */
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 移动一步 */
|
||||||
|
Machine_Step();
|
||||||
|
DelayUs(STEP_DELAY_US);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return 0; /* 成功到达原点 */
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* @brief 步进电机从原点移动到中心点
|
||||||
|
* @note 中心点就是原点位置（215.0mm处）
|
||||||
|
* 如果已经在原点，则不需要移动
|
||||||
|
* @retval 0: 成功, 1: 失败
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
uint8_t Machine_MoveToCenter(void)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
/* 如果已经在原点（中心点），直接返回成功 */
|
||||||
|
if (Machine_IsAtOrigin())
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return 0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 否则移动到原点 */
|
||||||
|
return Machine_MoveToOrigin();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
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* @brief 步进电机从中心点移动到1#料位置
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|
* @note 从原点（215.0mm）向左移动22.6mm到达1#料（192.4mm）
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||||||
|
* @retval 0: 成功, 1: 失败（到达限位点）
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||||||
|
*/
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uint8_t Machine_MoveToMaterial1(void)
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||||||
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{
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uint32_t steps;
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||||||
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/* 计算需要的步数 */
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steps = Machine_MmToSteps(DISTANCE_TO_MATERIAL1);
|
||||||
|
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||||||
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/* 向左移动 */
|
||||||
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return Machine_MoveSteps(MOTOR_DIR_CWW, steps);
|
||||||
|
}
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||||||
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||||||
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/**
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||||||
|
* @brief 步进电机从中心点移动到2#料位置
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||||||
|
* @note 从原点（215.0mm）向左移动149.6mm到达2#料（65.4mm）
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||||||
|
* @retval 0: 成功, 1: 失败（到达限位点）
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||||||
|
*/
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||||||
|
uint8_t Machine_MoveToMaterial2(void)
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||||||
|
{
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uint32_t steps;
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||||||
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||||||
|
/* 计算需要的步数 */
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steps = Machine_MmToSteps(DISTANCE_TO_MATERIAL2);
|
||||||
|
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||||||
|
/* 向左移动 */
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||||||
|
return Machine_MoveSteps(MOTOR_DIR_CWW, steps);
|
||||||
|
}
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||||||
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||||||
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/**
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||||||
|
* @brief 步进电机从中心点移动到3#料位置
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||||||
|
* @note 从原点（215.0mm）向右移动153.4mm到达3#料（61.6mm）
|
||||||
|
* @retval 0: 成功, 1: 失败（到达限位点）
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||||||
|
*/
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||||||
|
uint8_t Machine_MoveToMaterial3(void)
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||||||
|
{
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||||||
|
uint32_t steps;
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||||||
|
|
||||||
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/* 计算需要的步数 */
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steps = Machine_MmToSteps(DISTANCE_TO_MATERIAL3);
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||||||
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|
/* 向右移动 */
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||||||
|
return Machine_MoveSteps(MOTOR_DIR_CW, steps);
|
||||||
|
}
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||||||
|
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||||||
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/**
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||||||
|
* @brief 步进电机从中心点移动到4#料位置
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||||||
|
* @note 从原点（215.0mm）向右移动26.4mm到达4#料（188.6mm）
|
||||||
|
* @retval 0: 成功, 1: 失败（到达限位点）
|
||||||
|
*/
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||||||
|
uint8_t Machine_MoveToMaterial4(void)
|
||||||
|
{
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||||||
|
uint32_t steps;
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 计算需要的步数 */
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||||||
|
steps = Machine_MmToSteps(DISTANCE_TO_MATERIAL4);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 向右移动 */
|
||||||
|
return Machine_MoveSteps(MOTOR_DIR_CW, steps);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/* USER CODE BEGIN 1 */
|
||||||
|
|
||||||
|
/* USER CODE END 1 */
|
||||||
@@ -97,6 +97,22 @@ int main(void)
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|||||||
MX_GPIO_Init();
|
MX_GPIO_Init();
|
||||||
/* USER CODE BEGIN 2 */
|
/* USER CODE BEGIN 2 */
|
||||||
|
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||||||
|
/* 上电后步进电机初始化：从任何位置移动到原点 */
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/* Power-on initialization: Move stepper motor to origin from any position */
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|
if (Machine_MoveToOrigin() == 0)
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|
{
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||||||
|
/* 成功到达原点，移动到中心点（中心点就是原点位置） */
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||||||
|
/* Successfully reached origin, move to center (center is the origin position) */
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||||||
|
Machine_MoveToCenter();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else
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||||||
|
{
|
||||||
|
/* 移动到原点失败，可能是到达限位点或超时 */
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||||||
|
/* Failed to move to origin, may have reached limit or timeout */
|
||||||
|
/* 这里可以添加错误处理，例如LED闪烁或蜂鸣器报警 */
|
||||||
|
/* Error handling can be added here, such as LED blinking or buzzer alarm */
|
||||||
|
}
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||||||
|
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||||||
/* USER CODE END 2 */
|
/* USER CODE END 2 */
|
||||||
|
|
||||||
/* Init scheduler */
|
/* Init scheduler */
|
||||||
|
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