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TMCM-6214 步进电机控制器 驱动器模块 TMCL 固件手册
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TMCM-6214 步进电机控制器 驱动器模块 TMCL固件手册
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Module for Stepper
MODULE
TMCM-6214 TMCL
™
Firmware Manual
Firmware Version V1.16 | Document Revision V1.05 • 2020-NOV-25
The TMCM-6214 is a six axis controller/driver module for 2-phase bipolar stepper motors. The
TMCM-6214 TMCL firmware allows to control the module using TMCL™ commands, supporting stan-
dalone operation as well as direct mode control, making use of the Trinamic TMC5160 motion con-
troller and motor driver. Dynamic current control, and quiet, smooth and efficient operation are
combined with StealthChop™, DcStep™, StallGuard2™ and CoolStep™ features.
Features
• Six axis stepper motor control
• Supply voltage 9. . . 28V DC
• TMCL™
• Host interfaces: RS232, RS485, CAN,
USB
• Additional inputs and outputs
• SixPoint™ ramps
• CoolStep™
• StallGuard2™
• StealthChop™
• ABN encoder interfaces for axis #3,
#4 and #5
Applications
• Laboratory Automation
• Manufacturing
• Semiconductor Handling
• Robotics
• Factory Automation
• Test & Measurement
• Life Science
• Biotechnology
• Liquid Handling
Simplified Block Diagram
©2021 TRINAMIC Motion Control GmbH & Co. KG, Hamburg, Germany
Terms of delivery and rights to technical change reserved.
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TMCM-6214 TMCL
™
Firmware Manual • Firmware Version V1.16 | Document Revision V1.05 • 2020-NOV-25
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Contents
1 Features 5
1.1 StallGuard2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2 CoolStep . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.3 SixPoint Motion Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2 First Steps with TMCL 8
2.1 Basic Setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.2 Using the TMCL Direct Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.3 Changing Axis Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.4 Testing with a simple TMCL Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3 TMCL and the TMCL-IDE — An Introduction 11
3.1 Binary Command Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.1.1 Checksum Calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.2 Reply Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.2.1 Status Codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.3 Standalone Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.4 TMCL Command Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.5 TMCL Commands by Subject . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.5.1 Motion Commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.5.2 Parameter Commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.5.3 Branch Commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.5.4 I/O Port Commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.5.5 Calculation Commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.5.6 Interrupt Processing Commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.5.7 New TMCL Commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.6 Detailed TMCL Command Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.6.1 ROR (Rotate Right) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.6.2 ROL (Rotate Left) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.6.3 MST (Motor Stop) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.6.4 MVP (Move to Position) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.6.5 SAP (Set Axis Parameter) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.6.6 GAP (Get Axis Parameter) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.6.7 SGP (Set Global Parameter) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.6.8 GGP (Get Global Parameter) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.6.9 STGP (Store Global Parameter) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.6.10 RSGP (Restore Global Parameter) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.6.11 RFS (Reference Search) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.6.12 SIO (Set Output) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.6.13 GIO (Get Input) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.6.14 CALC (Calculate) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.6.15 COMP (Compare) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3.6.16 JC (Jump conditional) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.6.17 JA (Jump always) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3.6.18 CSUB (Call Subroutine) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.6.19 RSUB (Return from Subroutine) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
3.6.20 WAIT (Wait for an Event to occur) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3.6.21 STOP (Stop TMCL Program Execution – End of TMCL Program) . . . . . . . . . . . . . 54
3.6.22 SCO (Set Coordinate) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.6.23 GCO (Get Coordinate) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.6.24 CCO (Capture Coordinate) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.6.25 ACO (Accu to Coordinate) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
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3.6.26 CALCX (Calculate using the X Register) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.6.27 AAP (Accu to Axis Parameter) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.6.28 AGP (Accu to Global Parameter) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.6.29 CLE (Clear Error Flags) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.6.30 EI (Enable Interrupt) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.6.31 DI (Disable Interrupt) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.6.32 VECT (Define Interrupt Vector) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
3.6.33 RETI (Return from Interrupt) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3.6.34 CALCVV (Calculate using two User Variables) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3.6.35 CALCVA (Calculate using a User Variable and the Accumulator Register) . . . . . . . 73
3.6.36 CALCAV (Calculate using the Accumulator Register and a User Variable) . . . . . . . 75
3.6.37 CALCVX (Calculate using a User Variable and the X Register) . . . . . . . . . . . . . . 77
3.6.38 CALCXV (Calculate using the X Register and a User Variable) . . . . . . . . . . . . . . 79
3.6.39 CALCV (Calculate using a User Variable and a Direct Value) . . . . . . . . . . . . . . . 81
3.6.40 RST (Restart) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
3.6.41 DJNZ (Decrement and Jump if not Zero) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
3.6.42 CALL (Conditional Subroutine Call) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
3.6.43 MVPA (Move to Position specified by Accumulator Register) . . . . . . . . . . . . . . . 87
3.6.44 ROLA (Rotate Left using the Accumulator Register) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
3.6.45 RORA (Rotate Right using the Accumulator Register) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
3.6.46 MVPXA (Move to Position specified by Accumulator Register and X Register) . . . . . 91
3.6.47 ROLXA (Rotate Left using the Accumulator Register and X Register) . . . . . . . . . . 93
3.6.48 RORXA (Rotate Right using the Accumulator Register and X Register) . . . . . . . . . 94
3.6.49 MSTX (Motor Stop using X Register) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
3.6.50 SAPX (Set Axis Parameter, Axis specified by X Register) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
3.6.51 GAPX (Get Axis Parameter, Axis specified by X Register) . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
3.6.52 AAPX (Accu to Axis Parameter, Axis specified by X Register) . . . . . . . . . . . . . . . 98
3.6.53 SIV (Set Indexed Variable) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
3.6.54 GIV (Get Indexed Variable) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
3.6.55 AIV (Accumulator to Indexed Variable) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
3.6.56 Customer specific Command Extensions (UF0. . . UF7 – User Functions) . . . . . . . . 103
3.6.57 Request Target Position reached Event . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
3.6.58 TMCL Control Commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
4 Axis Parameters 108
5 Global Parameters 119
5.1 Bank 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
5.2 Bank 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
5.3 Bank 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
5.4 Bank 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
6 Hints and Tips 125
6.1 Reference Search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
6.1.1 Mode 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
6.1.2 Mode 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
6.1.3 Mode 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
6.1.4 Mode 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
6.1.5 Mode 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
6.1.6 Mode 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
6.1.7 Mode 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
6.1.8 Mode 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
6.1.9 Mode 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
6.1.10 Mode 10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
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6.2 Using Encoders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
6.3 StallGuard2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
6.4 CoolStep . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
6.5 Velocity and Acceleration Calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
6.6 SixPoint Ramp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
6.7 StealthChop™ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
6.8 Freewheeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
7 TMCL Programming Techniques and Structure 139
7.1 Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
7.2 Main Loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
7.3 Using Symbolic Constants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
7.4 Using Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
7.5 Using Subroutines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
7.6 Combining Direct Mode and Standalone Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
7.7 Make the TMCL Program start automatically . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
8 Figures Index 143
9 Tables Index 144
10 Supplemental Directives 145
10.1 Producer Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
10.2 Copyright . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
10.3 Trademark Designations and Symbols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
10.4 Target User . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
10.5 Disclaimer: Life Support Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
10.6 Disclaimer: Intended Use . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
10.7 Collateral Documents & Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
11 Revision History 147
11.1 Firmware Revision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
11.2 Document Revision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
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1 Features
The TMCM-6212 is a six axis controller/driver module for 2-phase bipolar stepper motors with state of the
art feature set. It is highly integrated, offers a convenient handling and can be used in many decentralized
applications. The module has been designed for coil currents up to 2A RMS and 24V DC supply voltage.
With its high energy efficiency from TRINAMIC’s CoolStep™ technology cost for power consumption is kept
down. The TMCL firmware allows for both standalone and direct mode operation.
Main characteristics
• Motion controller & stepper motor driver:
– Hardware motion profile calculation in real-time.
– On the fly alteration of motion parameters (e.g. position, velocity, acceleration).
– High performance microcontroller for overall system control and communication protocol han-
dling.
– Up to 256 microsteps per full step.
– High-efficient operation, low power dissipation.
– Dynamic current control.
– Integrated protection.
– StallGuard2 ™ feature for stall detection.
– CoolStep ™ feature for reduced power consumption and heat dissipation.
– StealthChop™ feature for quiet operation and smooth motion.
– DcStep™ feature for load dependent speed control.
– Incremental encoder interface for axis #3, #4 and #5.
• Interfaces
– USB interface.
– RS232 interface.
– RS485 bus.
– CAN bus.
– Eight additional digital inputs and eight additional digital outputs.
– Two analog inputs.
– End switch inputs for each axis.
Software
TMCL remote controlled operation via USB, RS232, RS485 or CAN interface and/or stand-alone operation
via TMCL programming. PC-based application development software TMCL-IDE available for free.
Electrical data
• Supply voltage: 9V. . . 28V supply range.
• Motor current: up to 2A RMS / 2.8A peak (programmable).
Please see also the separate Hardware Manual.
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