当前，步进电机已经在工业运用，如自动剥线机、工业机器人、雕刻机、植毛机事情台等涉及到精确定位的场合，得到广泛的运用。常用的步进电机掌握系统由驱动模块和掌握器模块组成。驱动模块实现功率放大，掌握器模块用于产生电机迁徙改变的掌握旗子暗记，上述掌握方法将会大量占用掌握核心的资源，影响掌握系统的实时性及灵巧性。本文设计的步进电机驱动器，将掌握电路和驱动模电路集成在同一个模块上，减少系统中主控核心的包袱，提高系统的实时性、可靠性，可以使系统设计变得更加灵巧、方便。
1、 CAN中继器硬件的设计
1.1 系统的硬件构造
本文设计的基于 CAN 总线的一体化两相步进电机驱动器系统框图如图 1 所示，包括 CAN 收发器 L9616、MCU STM32F103C6、光耦隔离、驱动芯片 SLA7033M、温度传感器和 D/A 转换。CAN 收发器 L9616 吸收主控核心发送过来的帧数据包后，再把数据包发送给 MCU。STM32F103C6 是一体化步进电机驱动器的核心，卖力对 CAN 收发器 L9616 传送过来的数据包进行解析，同时做出相应的操作，天生对应的驱动旗子暗记和迁徙改变方向；另一壁 MCU 掌握高精度 D/A 转换器，经 D/A 转换输出的电压送给驱动芯片 SLA7033M，使 SLA7033M 输出电流恒定，同时在 SLA7033M 的输出端加入采样电阻，MCU 实时监控 SLA7033M 的输出电流，当输出电流大于阈值时，关闭驱动旗子暗记，保护芯片 SLA7033M；其余 MCU 还对加在芯片 SLA7033M 上面的散热器进行温度实时监控，当散热片上的温度超过预设值时关闭驱动旗子暗记，起保护 SLA7033M 的浸染。MCU 对 SLA7033M 的输出电流进行采样以及对温度实时监控，有效地保护了 SLA7033M，使 SLA7033M 事情的寿命更加长，事情更加稳定。由于 MCU 输出的旗子暗记属于弱的旗子暗记，而 SLA70 33M 输出的旗子暗记是大电压大电流旗子暗记，为了确保 MCU 正常事情，采取光耦隔离，使掌握旗子暗记与驱动旗子暗记分离，同时掌握和驱动两部分的电路采取独立的电源供电，它们之间互不滋扰，旗子暗记通过光耦传输。
1.2 STM32F105 微掌握器
STM32F105 是基于最新 ARM V7.0 内核 Cortex-M3 的 32 位闪存微掌握器，这是一款专为嵌入式运用而开拓的内核，带有用于电机掌握的 PWM 输出，特殊适宜在电机掌握场合的运用。STM32F10 内置 CAN 收发 FIFO，可以降落采取外置 CAN 掌握器的本钱以及提高系统的稳定性。STM32F103 具有较大容量的 FLASH 和 RAM，以及丰富的外设，因此采取 STM32F103 作为主控芯片可以方便地实现 CAN 数据收发、A/D 转换、D/A 转换、PWM 输出等。
1.3 CAN 收发电路
CAN 收发器采取 ST 公司的 L9616。终端匹配电阻采取跳线的办法供用户安装时自行选择。在差分旗子暗记线上并上瞬态抑制二极管，可以起到对 L9616 的 I/O 的保护浸染。光电隔离部分采取最高转换速率可达 10Mbit/s 的高速光耦 6N137，电阻 R2、R5 起到限流浸染。VCC5_1 是由 DC/DC 隔离电源单独产生的 5V 电压。
1.4 电源电路
步进电机采取 5V 供电。用开关稳压集成芯片 LM2596 代替传统的三段稳压器，仅须要极少的外围器件即可构成高效的稳压电路且不需加散热片。LM2576 产生的 5V 电压供给电机驱动芯片，主控 CPU 事情所需的 3.3V 电压由 LDO 芯片 LM1117-3.3 产生。CAN 收发电路单独供电的 DC/DC 电路采取隔离电源模块，使驱动器和和 CAN 总线接口实现完备的电气隔离。
1.5 光电隔离电路
连接在掌握芯片与驱动芯片之间的光耦隔离电路，主芯片卖力产生驱动芯片须要的掌握旗子暗记。当输入端为高电平时光耦中的光敏二极管导通，同光阴敏三极管也导通，使对应的输出端也为高电平。利用了光耦隔离，使得驱动电路的高压电路与掌握电路的低压电路完备隔离，互不滋扰，提高了系统的抗滋扰能力和稳定性。
1.6 SLA7033M 驱动电路
SLA7033M 是高性能步进电机集成功率放大器，该芯片由参考电压电路、触发脉冲产生电路、电压比较放大电路、电流掌握电路、勉励旗子暗记放大电路、电动势补偿电路等组成。INA、Ina、INB、INb 为四个驱动旗子暗记输入端，OUT/a、OUTa、OUT/b、OUTb 为四个驱动旗子暗记输出端，在输出端接二相步进电机作为负载。VREF 为经由 D/A 转换后的基准电压输入端，通过调度 D/A 的输出基准电压，即可调度驱动器的输出电流的大小。电阻 R11、R12 为电流检测电阻，当主控芯片检测到该电阻上的电压超过阈值时，重新调度输出的电流大小，使输出电流不能超过最大值，以保护驱动芯片 SLA7033M。
2 、CAN 中继器软件的设计
程序开始时先初始化各个输出端口以及各个干系的外设模块。程序以模块化进行设计，主程序只需循环检测相应的状态，当对应的状态知足哀求时实行相应的操作，使得程序简洁以及实时性更强。当程序涌现非常情形时，非常处理程序检讨相应的非常情形，判断是哪些情形涌现非常，记录相应的情形，同时可以把非常情形打包成数据发送到 CAN 总线，方便主控核心进行非常情形的剖析及处理。无非常情形则检讨是否有数据包的标志位，假如有数据包，则数据包处理程序对数据包进行剖析，并进行相应的操作。数据包处理程序具有识别是发送数据包还是吸收到的数据包，如果是发送数据包，则把相应的数据包经由处理天生标准报文帧格式，随后经由 CAN 收发器发送帧数据给主控核心；如果吸收到的数据包则要对该数据包进行解析，按照标准报文帧格式进行提取相应的数据，以及对相应的数据进行处理，如果收到的数据里的 ID 和该设备号 ID 同等，表明是该设备的数据，即对该设备进行操作；反之，表明不是该设备的数据，则对收到的数据不处理，同时推出数据包处理程序。主程序如果没有数据包处理或者数据包处理程序完成则检讨温度是否超过预设值，如果已经超过预设的值，则实行超温处理程序；如果没有超温则往下实行。当没有超温或者超温处理程序完成后查询电流是否超过预设值，如果已经超过了输出电流的预设值则实行调度输出电流程序，对输出电流输出调度，即对 D/A 的输出值进行调度，使输出电流减少；若没有超过输出电流的预设值则返回检讨非常情形，程序进行循环检测。
3 、结束语
文采取了以高性能的 ARM 处理器STMF103 为一体化步进电机主控 CPU，SLA7033M 作为驱动芯片，将掌握电路和驱动模电路集成在同一个模块上，减少系统中主控核心的包袱，提高系统的实时性、可靠性，有一定的社会效益和广泛的推广代价。
