#第九届立创电赛#基于自研芯片的开源高性能步进电机系列驱动器 - 立创电子设计大赛

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杨工凌凌发

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第九届立创电子设计开源大赛

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<div class="document"> 注：* 为必填项 请在报名阶段填写 ↓ <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">* 1、项目功能介绍</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 该参赛项目为高性能步进电机驱动器，主控芯片采用了自研的LYX925X系列芯片（规格书参考附件），共分为开环、无感闭环、半闭环、全闭环以及驱控一体机等五款，用于雕刻机、3D打印机、纺机机械、机械臂等机械上步进电机的驱动，根据应用要求的不同选用不同的芯片。驱动器电路板为芯片的配套DEMO项目，为通用兼容电路板，客户可以根据自己项目的要求选择不同款芯片自行根据开源的电路修改成合适自己项目的电路。 国内现有的步进电机驱动器以上市公司雷赛智能为行业标杆，但雷赛的步进驱动器都是由分立元件搭建组成，故其元件较多且体积较大。在步进驱动芯片这块，以美国ADI Trinamic为行业龙头，其驱动芯片目前已在国内3D打印机这类消费电子行业得到了广泛应用。国内公司研发的步进芯片目前以逆向仿制国外芯片为主，与国外同行相比仍然有一定的差距。虽然TMC公司的芯片性能较为优异，但以TMC公司的芯片制作的步进驱动器与雷赛的步进驱动器相比其性能仍然有相当大的差距，在某些参数指标上雷赛驱动器有代级的领先，而且雷赛驱动器价格也普遍较之更高。 基于上叙市场现状的调研，本人研发了LYX925X系列芯片，采用该芯片制作的步进驱动器性能可以全面对标雷赛智能的驱动器，部分参数上甚至更为领先，就芯片层面而言与国外同行 Trinamic公司的芯片相比也有过之而无不及。由于参数项目步进驱动器采用了该芯片，故电路集成度较高，相较立创机械/电气商城现售的雷赛、杰美康这些采用分立元件的传统工业步进电机驱动器，参赛项目驱动器的电路板面积仅为其1/3，而且采用了更便宜可靠性更高的双层电路板而不必再使用昂贵的四层板，另一方面由于使用电子元器件大幅减少，约为其1/2，相同条件下驱动器可靠性大幅提高，综合成本可以做到其一半以下。 注：主题不限，可以是解决生活/工作中的某个问题、为某个人群/场景设计的方案、毕业设计/课程设计/DIY项目/纯属炫酷项目等。主要讲一下自己通过什么手段解决了什么问题。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*2、项目属性</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 该项目为首次对外公开，由本人参赛者原创研发设计。项目的渊源也是跟立创大赛息息相关，由于本人参加过2019年的立创第四届电子设计大赛，承蒙嘉立创和大赛各位评委的厚爱，于当年凭借一款开源闭环步进电机驱动器斩获得了大赛第一名。这几年任职芯片公司一直尝试把自己的算法电路做成芯片，在经过上两年尝试性推出第一代验证版芯片后，今年终于完成了正式版芯片的流片，首颗样片正好推出赶上了这一届大赛的末班车。考虑到立创电子大赛乃该芯片创始之滥觞，于是再次以芯片的配套项目步进电机驱动器二次参赛，这样顺道也可以借嘉立创这个平台做一下芯片的免费推广，后期芯片稳定后也希冀能上架立创商城。 注：请说明项目是否首次公开；项目是否为原创；项目是否曾经在其他比赛中获奖，若有获奖则叙述获奖详情；项目是否在学校参加过答辩。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">* 3、开源协议</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 该项目为本人研发芯片的配套DEMO电路，故欢迎任何人进行传播复制修改完善，客户可以根据自己项目的需求提出建议要求，需要技术支持也可以联系参赛者本人，若订单需求量满足要求本人可以按照客户的要求单独定制配套芯片。 注：利他即利己，请认真阅读下述内容。 <ol style="line-height: 1.8;"> <li class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt pap-hanging-indent-1.6em" style="line-height: 1.8;">拥抱开源，赋予项目无限价值。建议项目核心功能开源80%以上；</li> <li class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt pap-hanging-indent-1.6em" style="line-height: 1.8;">2、若某一部分功能不可替代且删掉之后项目无法解决对应的问题，则这一部分实现的功能就是项目的核心功能；比如设计了一台电子负载且设计了一款上位机软件监控功率变化，则电子负载为核心功能，上位机软件为辅助功能；比如电子负载中使用了一款隔离485模块与上位机通信，则此485模块实现的通讯功能为辅助功能； </li> <li class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt pap-hanging-indent-1.6em" style="line-height: 1.8;">项目应选择适合自己的<a href="/posts/98fdb2accd754af7b51990790db3b47a" target="_blank">开源协议</a>，若项目引用其他开源项目，应注明来源并遵循原作者的开源协议规定；原创项目推荐使用GPL3.0开源协议；</li> <li class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt pap-hanging-indent-1.6em" style="line-height: 1.8;">直接引用开源项目的原电路或原代码实现的功能不可作为自己项目的核心功能、使用市场上通用模块直接实现的功能不可作为自己项目的核心功能。</li> </ol> 请在竞赛阶段填写 ↓ <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*4、硬件部分</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 该项目硬件部分共两款电路，一款电路为单独的步进电机驱动器电路板LYX9250/1/2/3通用DEMO板，另外一款电路为电机驱动板集成在一起的电路板LYX9254通用DEMO板，硬件部分已经通过立创EDA上传。另外附件中也有AD格式的电路图。对于需要自行修改电路的客户，修改时一定要注意电源线的布线，走大电流的线务必尽量加粗缩短，芯片的5V供电电源一定要足够稳定以防芯片供电不足复位重启。另外一点需要注意的是三条电流采样线也务必加粗缩短，如果无法做到则需保证三条电流采样线尽量等长走差分，这样可以保证采样到的电流信号里的噪声较小。 <img style="font-size: 18px;" src="//image.lceda.cn/pullimage/zj6pWCF0DMeEFEema02dK4cDeWC8dbU1n5verqQ5.png" alt="LYX9250/1/2/3" width="1032" height="617"> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/m1AFB24ZocqWAtgCeAk50wi4EcugMXBbzkZm2hX3.png" alt="LYX9254" width="1031" height="616"> 注：请前往<a href="https://lceda.cn/editor" target="_blank">嘉立创EDA</a> 生成/上传设计文件，文件完成后，相关文稿将自动生成至项目详情；这里可以详细说明您的项目实现原理和机制、注意事项、调试方法、测试方法等。推荐图文并茂的形式向别人介绍您的想法。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*5、软件部分</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 软件部分为参赛项目步进驱动器的上位机软件，用于配置芯片内部参数寄存器及电机的运动控制，由于芯片内置耐高温FLASH，故只需一次配置即可，无需像国际友商的芯片那样每次上电都需要重新配置寄存器一遍。该软件与驱动器之间通过ModBus RTU协议进行通信，支持RS232和RS485接口，具体的通信协议和寄存器地址可以参考附件芯片规格书。用户也可以不使用上位机而是用PLC或者串口屏或者是自己的单片机对驱动器进行配置控制，只需要通信协议遵循标准的ModBus RTU协议即可。 <img style="font-size: 18px;" src="//image.lceda.cn/pullimage/Mj0Z20Cp6NGgy27M2zVpFYqUeATMWWPRG64J6Dir.png" alt="上位机软件" width="816" height="820"> 注：若您的项目涉及软件开发，请在附件上传对应的工程源码。这里可以详细说明您的软件流程图、功能模块框图、相关算法的解释或科普、源码结构、编译环境的搭建和配置、源码编译方法、程序烧录方法等。推荐图文并茂的形式向别人介绍您的想法。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*6、BOM清单</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> BOM清单已经随立创EDA专业版和电路图一起上传。 注：项目涉及的BOM清单。在<a href="https://lceda.cn/editor" target="_blank">嘉立创EDA</a> 生成/上传设计文件后，BOM将自动生成至项目详情；建议包括型号、品牌、名称、封装、采购渠道、用途等内容。具体内容和形式应以表达清楚项目构成为准。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*7、大赛LOGO验证</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/0jdkr3KeuQtxbmDKjL0TGcPPUYuhUCRk7mLD2BOc.jpeg" alt="" width="1053" height="789"> 请上传包含大赛logo的项目图片，logo以丝印形式印刷在PCB上面。 点击zip下载大赛logo标识！ <a href="https://image.lceda.cn/easyedaResource/images/d1bbfd69f9404f56901a0e7b849b7245.rar" target="_blank">（大赛标识）.zip</a> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">* 8、演示您的项目并录制成视频上传</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 视频要求：请横屏拍摄，分辨率不低于1280×720，格式Mp4/Mov，单个视频大小限100M内； 视频标题：立创电赛：{项目名称}-{视频模块名称}；如立创电赛：《自动驾驶》-团队介绍。 <a href="/posts/de460543d4cf4dacb5f0326612455578" target="_blank">前往查看更多详情＞</a> </div>