基于Novosense 步进电机驱动 NSD8381调试指南

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本文将结合具体的案例，针对纳芯微全新发布的微步控制步进电机驱动NSD8381，在用于步进电机控制的实现流程，以及堵转检测的实现流程做详细的介绍，帮助工程师能够快速构建用NSD8381驱动芯片实现控制步进电机运转和实现堵转检测的实操能力。

一、NSD8381步进电机驱动芯片介绍

NSD8381是纳芯微全新发布的车规级高集成式双相双极步进电机驱动器，可广泛适用于汽车头灯步进控制（ADB/AFS），HUD位置调节电机，热管理系统阀门中步进电机或BDC电机的驱动等。

该芯片支持最大1.35A满量程电流，包括电流斩波调节，内部最高1/32微步转换器和多种衰减模式选择使步进电机平稳运动。NSD8381支持母线欠压保护(VSUV)，过流保护(OCP)，温度报警(OTW/UTW)和过温保护(OTSD)；同时还支持输出负载的开路诊断和过流保护。此外，NSD8381还集成了堵转检测功能，可以用于堵转故障输出。

二、 NSD8381用于步进电机控制配置以及测试案例

1）NSD8381的SPI框架结构

1. SDI的输入帧由24bit构成以下的结构

• 2bit 操作指令C1/C0，其中 00代表写操作，01代表读操作，10代表读清

• 6 bit的寄存器地址

• 16bit数据，其中包含bit 15~bit 1的数据和bit 0的奇校验位

表1：SPI 输入帧结构

2. SDO的输出帧由24bit构成以下的结构

• 8bit全局状态字节，显示返回的全局状态，如果有故障和告警，相应的bit会反馈故障状态

• 16bit返回数据，其中包含bit 15~bit 1的数据和bit 0 的奇校验位

表2：SPI 输出帧结构

2）NSD8381步进电机模式工作流程图

图1：步进电机工作流程图

3）NSD8381步进电机测试硬件组成以及软件配置

硬件设备：NSD8381 Demo Board一块，步进电机，12V直流电源，USB转TTL小工具连接到上位机，信号发生器一台

SPI寄存器配置：

CONFIG_6：0x081013----配置步进电机电流大小(HOLD:50mA; full 571mA)

CONFIG_4：0x060841----配置电流调制频率 20k，slew rate 10V/us，filter time 2us，电流slow decay

注意：这里采用默认slew rate ，10v/us, 在应用中推荐把 slew rate 调快， slew rate 调快之后， dead time 也减小。调快对芯片在比较大的电流的工作场景下的功耗是有明显的好处。比如，可以配置CONFIG_4: 0x060A40， ----配置电流调制频率 20k，slew rate 70V/us，filter time 2us，电流slow decay

CONFIG_1：0x030428----配置CTRLx (默认配置采用步进电机模式)

CONFIG_3：0x058000----使能输出，设置微步（1/16微步）

4）NSD8381步进电机测试波形

测试条件：1/16微步，满量程电流571mA，电流调制频率20kHz, 电流调制 filter time 2us，STEP脉冲 1kHz

1. Slow decay模式测试波形