折腾3D打印机（2-2）步进电机驱动TMC2208

dgpower · 发表于 2019-12-13 21:21:10

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本帖最后由 dgpower 于 2019-12-17 19:36 编辑

TMC2208模块，现在一般是13-15块一片，比A4988/DRV8825可贵了不少。但它最大的优点是可以直接替换前者（16细分），不需要更改固件（主板或固件不开源），只需要简单将模块对应的步进电机，其中一组线圈的两根线，比如A+、A-对调一下，就可以了。带来的好处可是实实在在的：安静！它实际上是把主板16细分的驱动信号，通过芯片内部算法，模拟成256细分的信号，再输出来驱动步进电机。按广告说法，电机运行噪音可以降低10dB！

一、TMC2208的几种工作模式
它有三种工作模式：

第一种，常规模式。就是上面说的直接替换A4988/DRV8825的模式。在marlin固件里面，叫TMC2208_STANDALONE

这种模式最大的问题是带负载能力差。
我的测试结果，同样一个测试切片文件，A4988、DRV8825能顺利完成，但2208随着运行速度的增加，会逐渐出现丢步的现象。
在另外一个长方块的测试里，X方向正常，Y方向就随着层高的增加，逐步向一个方向偏移，很奇葩。

第二种模式是SPI。一般需要通过单独的硬件电路写芯片寄存器，比较复杂，用的人很少，就不详细介绍了。

第三种模式，叫UART模式。重点推介一下
这种模式下，可以实现TMC所有功能均通过软件在线设置：通过软件指令，直接调整驱动电流大小、驱动的硬件细分设置、改变驱动的工作模式；在驱动过热或者过载的时候，可以自动给出报告，提醒用户。

UART模式设置起来相对复杂，而且需要驱动、主板、固件三方面配合。但，复杂的代价是带负载能力强，更改灵活。
举个例子，常规模块或者TMC2208_STANDALONE模式，想改变驱动电流大小，（搬动打印机）打开主板，用螺丝刀调整动模块上的电位器，然后用万用表测量电压，再计算出电流。这时候，你想把XY轴电机驱动电流都调成一样？！:sweat:。。。。这可是拼人品的事

而UART模式下就没有问题了，在固件或通过M指令直接写就可以了，想要啥数值就是啥数值，确保了两个电机的电流是一致的。:victory:

二、重点介绍一下UART模式
要实现这种模式，首先必须模块要支持UART模式，这里可以看上一篇文章折腾3D打印机（2-1）步进电机驱动。

第二是要主板支持。幸好现在好多主板，只要写清楚是支持marlin固件的，基本上就可以通过简单跳线来实现。比如MKS的SGENL V1.0、BIGTREE的SKR V1.3。不清楚的话，问问店家。

第三就是固件支持。开源的marlin固件，里面有专门的代码，参考主板说明书，一步一步设置下去，一般就能成功的。但如果出现TMC CONNECTION ERROR，那就表示有问题，需要查找原因。

在UART模式下，2208的带负载能力很强。原来在2208的普通模式下，测试切片文件，就算电流加大到900mA，还是通不过，老丢步。改为UART模式，默认800mA，顺利通过。:victory:而且，好处一箩筐：电流小了，电机发热大大降低。原来用DRV8825，Z/E轴的驱动电流是1300mA，现在840mA就可以了；XY轴电机驱动电流完全一样（数字调节），提升了打印质量；256细分带来了超级安静和打印质量大幅度提升。

普通模式下，2208一般工作在硬件16细分（内部模拟256输出），而UART模式，可以设定为32/64/128/256等多种模式。毕竟，内部模拟还是有误差的，硬件细分提高后，再用内部模拟到256细分输出。拍脑袋的想法是，输出的256细分信号应该更加的平滑和精确。

UART模式下，再打开HYBRID_THRESHOLD，根据运行速度，让2208在超级静音（ultra quiet stepping mode）和高速防抖动（spreadCycle stepping mode）两种模式下动态切换：低速时静音，速度超过一定值后自动切换到高速防抖动模式，防止电机在高速运转情况下出现抖动。但目前测试的结果，混合模式在高速下容易丢步。所以，不推荐打开混合模式。