项目简介

本项目基于 STM32U545RE 微控制器，使用 Rust Embassy 异步框架驱动 TMC4361A 运动控制器和 TMC2160 步进电机驱动器。

芯片介绍

• TMC4361A：高性能运动控制器，负责运动规划、位置/速度/加速度控制，生成步进脉冲和方向信号。
• TMC2160：高精度步进电机驱动器，提供静音电流控制（SpreadCycle/StealthChop）和集成保护。
• STM32U545RE：主控制器，通过 SPI 与 TMC4361A 通信，协调整个系统。

硬件连接

如图所示MCU仅与TMC4361连接

注意：TMC4361的sdi_drv连接TMC2160的sdi,sdo_drv 连接TMC2160的sdo，与芯片手册描述不一致，因为在TMC4361-BOB PCB上做了处理。

项目结构

src/
├── main.rs # 主程序，硬件初始化和控制逻辑
└── tmc4361.rs # TMC4361A 驱动程序

流程图

环境要求

• Rust 工具链
• probe-rs（用于烧录）
• STM32U545RE 开发板

烧录与运行

cargo run --release

初始化与配置

基本配置流程

pub async fn init(&mut self) {
    let _ = self.read_raw(0x0e);
    self.write_raw(0x00, 0x00007020);
    self.write_raw(0x0a, 0x00000C80); // 微步
    self.write_raw(0x04, 0x4440128D); // spi 非sd
    // 初始化tmc2160
    self.cover_write(0x00, 0x00010000).await;
    self.cover_write(0x6c, 0x000100C3).await; // chop
    self.cover_write(0x10, 0x00000303).await; // irun-ihold
}

参考《TMC4361A-LA_Datasheet_V1.24_CN.pdf》17.1.1

• 配置tmc4361基本设置
• 配置tmc4361微分
• 配置tmc4361时钟
• 配置tmc4361连接驱动的spi接口（本项目是tmc2160对应的非sd模式）
• 通过tmc4361配置tmc2160的工作模式（非sd模式）、微分、电流

关键寄存器设置

控制模式

速度模式

pub fn speed_at(&mut self, pps: i32) {
    self.write_raw(0x20, 0b000); // 速度模式
    self.write_raw(0x24, (pps << 8) as u32);
}

• 配置运动模式寄存器
• 配置斜坡曲线参数（可选），不包含目标速度
• 配置目标速度，配置完电机开始运动，运动方向取决于速度符号

位置模式

pub fn position_at(&mut self, rps: i32, postion: i32) {
    self.write_raw(0x20, 0x04); // 位置模式
    self.write_raw(0x24, (rps << 8) as u32); // 设置速度
    self.write_raw(0x21, 0); // 设置当前位置为0
    self.write_raw(0x37, postion as u32);
}

• 配置运动模式寄存器
• 配置斜坡曲线参数（可选）
• 配置目标位置，配置完电机开始运动，运动方向取决于速度符号，位置模式下速度符号位会被忽略

停止运动

pub fn stop(&mut self) {
    self.write_raw(0x24, 0);
}

停止运动只要往速度寄存器写入0即可

UART 控制命令

通过串口发送单个字符控制电机：

注意事项

• 确保TMC4361时钟正确，需要提供正确的频率以及设置寄存器，参考《TMC4361A-LA_Datasheet_V1.24_CN.pdf》14.19，本项目刚好是默认时钟速率因此未进行设置。
• 确保mcu SPI配置正确，时钟速率最高不超过tmc4361时钟4分频。
• 位置计算需考虑微步分辨率（200步/圈 × 256微步）。
• 电流设置（IHOLD_IRUN）应根据实际电机调整，本项目设置的较小，防止过热。
• 配置速度时注意速度寄存器数据格式。