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本帖最后由 sanbourn 于 2024-8-28 15:53 编辑  一、前言 之前也投过评测板申请，但是从来没中过，这次EEworld和得捷的TMC2208步进电机评估板的评测活动（https://bbs.eeworld.com.cn/elecplay/content/d395c91a）。看介绍TMC2208支持多种驱动模式：UART模式、OTP模式以及STEP/DIR模式。其中前两种都是由UART传输指令和数据对芯片寄存器进行配置，实现电机驱动控制；STEP/DIR则通过传统的引脚控制，使用STEP仅可以实现16分步控制，但是由于芯片内部集成的算法和相关功能，依旧可以实现低噪低振动电机驱动，STEP控制可以和UART相混合使用。 话说我们公司用过不少的步进电机驱动，各家的特点还是有个大致了解的，TMC2209的板子我们也有，索性抱着试试的心态申请评测竟然中了，那就搞起来。 二、评测流程 记不得哪天提的申请了。7月18日工作人员联系，入围了评测名单，惊喜！ 7月19号，eeworld的工作人员就发来了购买链接，但是一旦登录就无法购买。     重复了几次一直有这个问题，最后在工作人员的指导下，不登陆以游客身份购买就可以下单了。下单后，得捷会有个电邮确认单，这个要发给eeworld的工作人员，流程需要。   下单后一周左右就到货了，效率刚刚的。 到货之后eeworld的工作人员很周到的及时把购买评估板的费用报销了，。只报了评估板，因为别的配件和电机公司都不缺，所以没有额外买配件和电机，不过这部分是能报销的，据说最高报销200元。 三、开箱&初测 板子是海外寄过来的，包装完好，得捷的一贯品质。     板子比想象中的小很多，做工还是不错的，背面有空间可以作为散热片的安装区域。 手头没有小散热片，那就直接焊上排母就直接进行了测试，烫的厉害。只能淘宝临时下单了几个小散热片，押后再测。     到货的蓝色散热片和板子很配，而且散热片结构设计上正好可以避开排母的插针焊点，NICE。加了散热片后芯片的温度明显降低，最高不超过40℃。   既然TMC2208主打的是静音，那咱们就先测测电机噪声（虽然我们之前就领教过TMC2209的静音效果），不同的设置条件下噪音基本不会超过45dB，优秀。   四、剧透 下一篇我将和我的同事小胡，一起详细评测一下这个板子，包括UART配置方法、输出波形、噪声、温升、精度等，还会拿手头的别的步进电机驱动板来个对比，敬请关注。  

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ruyi1pei2003 发表于 2024-8-24 20:22 哪里拿到评估版 eeworld网站和得捷的评测活动

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m9wo 发表于 2024-8-23 16:54 楼主,我看你在的配置中也没有使能SpreadCycle，我在使用SpreadCycle时能明显听到电流声，你有没有遇到呢？ ... 没有遇到呀

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本帖最后由 sanbourn 于 2024-8-16 12:29 编辑     非常感谢eeworld给了这次评测的机会，也是第一次写评测文章，之前一直都是读大佬的文章，这次献丑了。     也非常感谢我们公司团队小伙伴的协助，自己很忙，绝大多数的工作都是小胡同学做的。 一、基本性能     TMC2208具有低噪声、低振动的优点，是一款较为先进的步进电机驱动芯片，相较于我们之前用的A4988、DRV8825等芯片具有更高的精度和稳定性。如图1所示为TMC2208的接线方式。 图1 TMC2208实物引脚及实际接线图     TMC2208支持多种驱动模式：UART模式、OTP模式以及STEP/DIR模式。其中前两种都是由UART传输指令和数据对芯片寄存器进行配置，实现电机驱动控制；STEP/DIR则通过传统的引脚控制，使用STEP控制无法实现256微步进控制，仅可以实现16分步控制，但是由于芯片内部集成的算法和相关功能，依旧可以实现低噪低振动电机驱动，STEP控制可以和UART相混合使用。     表1所示为TMC2208基本性能，TMC2208支持256微步设置，逻辑电压可使用3.3V/5V，可支持负载供电电压为5.5-36V。在实际测试中，根据所使用电机要求，采用了3.3V逻辑电压以及24V的负载供电。 表1 TMC2208基本性能 类别 units TMC2208 驱动电流 A 1.4(2) 逻辑电压 V 3.3/5 参考电压 2.5 负载供电 5.5-36 分步   256(16) 控制精度   0.007° 通信方式   uart（不支持寻址）     该芯片在正常电机驱动情况下，通过UART设置最大驱动电流可设置为1.77A，理论长时间正常运转最大值为2A。但在实际正常工作情况下，为保证芯片以最佳性能的稳定运行，电流最大需要保持在1.4A左右的电流值，且需搭配良好的散热设计（包括PCB多层散热设计以及额外配备散热片等散热设备），如图2所示。 图2 添加散热片的TMC2208     因实际测试的24电机支持相电流最大为1.2A，故测试中通过UART配置模式将驱动电流设置在0.94A，如图3所示。通过UART可以对芯片高低速运行时的算法进行设置，在低速时可以使用Stealthchop2算法保证低速静音，在高速时改为SpreadCycle抑制高速共振。BTW，我们这里使用了下面这个工具软件，链接Configurator for TMC220x | SilentStepStick | Watterott electronic，不过大佬应该就不需要了，这个uart配置也不难，就是稍微耗点时间。各位如果着急使用可以试试这个软件。 图3 UART设置电流参数     TMC2208提供了众多的寄存器配置，在实际测试主要需要配置GCONF、Stealthchop寄存器。通过GCONF寄存器设置芯片为通过UART配置微步进数，在Stealthchop寄存器中可设置微步进数，如图4所示。 图4 UART微步设置     如图5所示，通过示波器测试了输出的波形，两个绕组的电流存在相位差，由于设置了分步可以发现正弦波是由一个个小台阶组成，波形相对与A4988和DRV8825纹波更小（下文有两款的波形），故能够使电机以足够小的声音和振动进行转动。 图5　TMC2208输出波形 二、实际电机驱动性能     公司里面电机比较多，手头的大部分都是淘宝上买的，应该都不是大厂的，随便拿了个电机试试。     通过对32分步和256分步下的TMC2208的运动情况进行了测试，结果如表2所示。可以发现，在32分步下旋转100圈均未发生失步现象，在256设置下多次运转10或20圈同样未出现失步现象。此外，为测试更精确的控制能力，在256微步设置下，驱动电机运转7个微步时，出现0.005°的误差，原因在于过小的旋转步距导致驱动电流难以精准的控制电机的运转。尽管在较小的驱动角度下，但是依旧证明了TMC2208芯片具有很高的控制精度和稳定的驱动性能。 表2　TMC2208电机驱动控制   分步 运行圈数 初始位置 终止位置 误差 备注 32 100rat 103.117° 103.117° 0 每圈间隔5S 256 10/20rat 128.847° 128.847° 0 每圈间隔3S 0.049°（7步） 132.099° 132.143° 0.005° 每圈间隔3S     此外，通过对TMC2208的不同程度分步设置和转速下的运转情况进行了测试，结果如表3所示。 表3　不同分步下电机运转情况 微步设置 频率 速度 噪音 温度 振动 2 500Hz 37.5r/min 42dB以下 - 无 4 500Hz 37.5r/min 42dB以下 - 无 8 625Hz 23.4375r/min 45dB以下 35.1° 无 1kHz 37.5r/min 无 2.5kHz 93.75r/min 45dB 小 16 1kHz 18.75r/min - 33.5° 无 1666.6Hz 31.25r/min - 无 2.5kHz 46.875r/min 40dB 较小 5kHz 93.75r/min - 小 32 5kHz 46.875r/min 42dB以下 34.5° 无 10kHz 93.75r/min 52db 37.7° 明显 64 10kHz 46.875r/min 42dB以下 - 无 128 10kHz 23.4375r/min 42dB以下 - 无 256 20kHz 23.4375r/min 42dB以下 33.4° 小 50kHz 58.59375r/min 33.5° 无 - - - 整体42dB以下 37.7(max) 整体小     根据表3及图6所示结果可知，驱动电机整体噪声小于42dB，且存在设备限制和环境噪声影响，实际产生噪声应小于这一数值。TMC2208所集成的Stealthchop2技术，在实际的驱动中速度越低所发出的噪声越小，且具有更加稳定的状态，造成的振动也最小，反而在低速范围内随着速度的升高会使噪声和振动增加。此外，整体的芯片温度经过长时间的运转后最终温度并不高，仅为37.7°。 图6 TMC2208驱动 电机运行噪声结果     在整体的测试中，TMC2208相较于A4988等芯片明显具备更加优异的性能。TMC2208在实际驱动中具备更小的噪声和振动，更高的驱动精度，支持UART和STEP/DIR以及OTP三种控制模式，更加灵活且具备更丰富的功能，能够适用于要求更加苛刻的场景。     手头还有TMC2209、DRV8825和A4988的板子，顺便把测试图也放一下，可以简单对比一下。     图7 TMC2209输出波形     图8 DRV8825输出波形 表4 DRV8825不同分步驱动电机状况 分步 频率 转速 噪声 振动 2分步 1khz 150r/min 56dB 小 1333.33Hz 200r/min 54db 较大 16分步 1666.6Hz 31.25r/min 60db 较小 5kHz 93.75r/min 51db 略大 32分步 5kHz 46.875r/min 58db 较小 10kHz 93.75r/min 50db 小     图9  A4988输出波形 表5 A4988驱动电机噪声振动对比 分步 频率 转速 噪声 振动 全步 250Hz 75r/min 58db 大 500Hz 150r/min 50db 较大 16分步 1666.6Hz 31.25r/min - 小 2.5kHz 46.875r/min 60db 较大 三、总结     在整体的测试中，TMC2208相较于DRV8825、A4988等芯片明显具备更加优异的性能。TMC2208在实际驱动中具备更小的噪声和振动，更高的驱动精度，支持UART和STEP/DIR以及OTP三种控制模式，更加灵活且具备更丰富的功能，能够适用于驱动要求更加苛刻的场景。

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经典的控制理论书籍，适用于初学者，入门必读书籍。赞

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