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前言

前期已經(jīng)介紹過TMC2208/2209模塊的概述，兩者區(qū)別，性能參數(shù)以及驅(qū)動電流的計算，就不再多贅述。
TMC2208/2209模塊除了通過外部硬件控制驅(qū)動，還可以通過串口配置寄存器實現(xiàn)轉(zhuǎn)速，方向，細(xì)分等設(shè)置來控制驅(qū)動，這篇主要介紹如何通過串口（UART）通訊控制TMC2208/2209模塊驅(qū)動2相4線步進(jìn)電機。

一、寄存器說明

用串口控制TMC2208/2209模塊，就必須了解模塊的相關(guān)寄存器有哪些，以及寄存器的每一位需要怎么設(shè)置。串口控制就是通過配置寄存器來控制驅(qū)動，這里以TMC2209為例進(jìn)行說明。

二、UART的幀指令編寫

寫指令：長度為64位，0-7：8位幀頭，8-15：8位設(shè)備地址，16-23：7位寄存器地址+讀寫位，24-55：32位數(shù)據(jù)寫入，56-63：8位CRC校驗。返回值為寫入什么就回顯什么。注意：寄存器地址需要加上寫入位，即寄存器地址 | 0x80。

往0x00寄存器寫入數(shù)據(jù)為例：幀頭：0x55，設(shè)備地址可根據(jù)MS1和MS2引腳選擇，這里使用默認(rèn)地址：0x00，寫入寄存器地址：0x00|0x80為0x80，寫入數(shù)據(jù)：0x00000081，最后CRC校驗，即幀指令為55 00 80 00 00 00 81 CRC。得到0x00寄存器配置：設(shè)置使用VREF為參考電壓，微步分辨率由MSTEP寄存器選擇。下面的讀指令也是如此，不過寄存器地址不需要加讀寫位，寄存器本身地址就是讀。

讀指令：長度為32位，0-7位為幀頭，8-15位為設(shè)備地址，16-23位為寄存器地址，24-31位為CRC校驗。

讀指令返回值：長度為64位，0-7位為幀頭，8-15位為響應(yīng)地址，16-23位為寄存器地址，24-55位為讀取的數(shù)據(jù)，56-63位為CRC校驗。

注意：CRC校驗為標(biāo)準(zhǔn)的LSB-first CRC，是LSB到MSB，計算CRC不能用普通的CRC-8計算。CRC計算可以用手冊給的示例進(jìn)行計算。

void swuart_calcCRC(UCHAR* datagram, UCHAR datagramLength) 
{ 
	int i,j; 
	UCHAR* crc = datagram + (datagramLength-1); // CRC located in last byte of message 
	UCHAR currentByte; 
	*crc = 0; 
	for (i=0; i< (datagramLength-1); i++) {      
		currentByte = datagram[i];                
		// Execute for all bytes of a message 
		// Retrieve a byte to be sent from Array 
	for (j=0; j< 8; j++) { 
		if ((*crc > > 7) ^ (currentByte&0x01))   // update CRC based result of XOR operation 
		{ 
			*crc = (*crc < < 1) ^ 0x07; 
		} 
		else 
		{ 
			*crc = (*crc < < 1); 
		} 
		currentByte = currentByte > > 1; 
	} // for CRC bit 
	} // for message byte 
}

這里整理了一些幀指令，可直接使用。

注意：TMC2208/2209模塊沒有掉電保存功能，配置完參數(shù)后如果掉電就會恢復(fù)為默認(rèn)設(shè)置。

三、TMC2209串口連接

TMC2209串口采用單線uart，其連接方式如下：

根據(jù)手冊可知，TMC2209可選擇內(nèi)部時鐘或外部時鐘，模塊的CLK引腳默認(rèn)下拉到GND，且其內(nèi)部集成有步進(jìn)脈沖發(fā)生器，可選擇使用內(nèi)部脈沖發(fā)生器提供脈沖信號還是使用外部脈沖發(fā)生器提供脈沖信號（0x22設(shè)置為0為外部脈沖模式，不為0內(nèi)部脈沖模式），即如果使用外部發(fā)生器提供脈沖信號，STEP引腳就需要連接，反之懸空。而其他引腳懸空即可。

四、相關(guān)寄存器參數(shù)計算說明

看寄存器表，不是所有寄存器都和0x00寄存器那樣在寄存器表就明確說明要寫入什么數(shù)值，寫入的數(shù)值指的是什么。沒有明確說明的需要查看手冊找到具體描述來確定需要寫入什么數(shù)值，而且有些數(shù)值需要進(jìn)行相應(yīng)計算得出。這里以0x10和0x11寄存器為例說明。

0x10寄存器：
IRUN：電機運行電流
IHOLD：電機靜止保持電流
根據(jù)上面的0x10寄存器描述可知，IRUN，IHOLD是寫入0~31的值來設(shè)置電流，即將電流分為32等份。如何計算每等份電流多大，可根據(jù)手冊給出的公式計算。

其中CS就是需要寫入寄存器的值（0-31），RSE為0.11歐，Vfs為設(shè)置的參考電壓。

IHOLDDELAY：決定電機從運行電流逐步降到靜止電流的過渡時間，當(dāng)檢測到靜止stst=1且TPOWERDOWN到時后，才開始平滑下降。共有 IRUN - IHOLD個電流步進(jìn)下降，每一步延遲是2^18 / fclk的IHOLDDELAY倍，TMC2209內(nèi)部時鐘默認(rèn)為fclk=12MHz，所以t ≈ 21.85ms x IHOLDDELAY?？傁陆禃r間：

最終到IHOLDDELAY的時間 = TPOWERDOWN + tramp，IHOLDDELAY取值 = 0~15，0表示無平滑。

0x11寄存器：
TPOWERDOWN：當(dāng)驅(qū)動芯片檢測到電機停止轉(zhuǎn)動之后，不會馬上切斷電機保持電流，而是等待一段時間，這段時間就是TPOWERDOWN設(shè)置的延遲，時間設(shè)置范圍0至5.6s。

TPOWERDOWN取值 = 0~255，0表示無延遲。

通過上面的計算來確定寫入的值對應(yīng)實際IRUN，IHOLD電流，IHOLDDELAY過渡時間，TPOWERDOWN延遲時間是多少。

五、用TMC220X配置器配置寄存器

除了通過對應(yīng)幀指令配置寄存器外。還可以用TMC220X配置器配置寄存器，配置器只需要知道對應(yīng)寄存器的作用，直接寫入數(shù)值配置即可。不用知道該寄存器對應(yīng)每一位需要寫入什么數(shù)值，也不需要繁瑣的計算，來編寫幀指令配置寄存器。當(dāng)然，TMC220X配置器不是所有寄存器都可以配置，只有一部分寄存器可配置。

TMC220X配置器安裝：

1. 安裝腳本溝通器（適用于 Windows、Linux、MacOS）
2. 下載TMC220X配置器
3. 使用 ScriptCommunicator（腳本溝通器） 啟動 TMC220X.scez 文件
4. 選擇芯片：TMC2208 或 TMC2209
5. 選擇串行端口并單擊連接
6. 配置器中的修改直接傳輸，即修改數(shù)值直接寫入到寄存器。

如圖所示：左邊為相應(yīng)寄存器，右邊為需要寫入的數(shù)值，設(shè)置參數(shù)推薦使用配置器來配置。

OTP則是0x05寄存器的配置，具體參數(shù)看上面的0x05寄存器配置表。

六、效果展示

審核編輯 黃宇