黑木奈奈。软件中运用操作系统自带的finsh机制，实现对指令的初步解析，控制系统可以通过读取G指令,控制多电机按照一定轨迹运动，同时可以调节电机运动的加减速参数。实际项目验证证明该系统具有很好的稳定性。
随着计算机技术和微电子技术的发展，步进电机作为自动化控制的执行单元，越来越多地运用在各种领域中，许多控制领域需要对多台步进电机进行同步协调控制,如军事、航空、机器人控制。特别是近年来，随着嵌入式技术和集成化的发展，其应用范围逐步扩大，逐渐扩展到普通民用行业，如小型雕刻机、3D打印等。步进电机作为一种将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的机电元件，其最大的优点是易于开环控制、无积累误差。在应用中，对速度、的精度控制尤为重要，所以对于电机的控制要具有实时性[1]。
传统上，单片机控制适合比较简单的电机控制系统，对于复杂的系统，若电机控制只为其中的一个模块，既要求电机控制模块内部协调运动，又要求与其他模块保持同步，结构复杂，实现难度大。
随着单片机本身性能的增强，在嵌入式系统的基础上，完成对多电机的实时协调控制具有很多优点。嵌入式系统的实时性特点可以使其胜任对多电机的协调控制；可裁减性特点可以使得系统容易扩展其他模块；能够支持多任务，使得程序开发更加容易，便于，同时能够提高系统的稳定性和可靠性[2]。
本研究基于嵌入式实时系统设计出一套多步进电机控制系统，此系统基于嵌入式技术协同控制三步进电机，以对多轴系统的速度、达到精确控制，并且可以实时调节电机的运动速度。本设计的重点为软件方面对电机的协同控制，使得系统对电机的定位精度达到预期的目的。系统本身很容易地根据不同功能需求扩展出各种功能，具有一定实用价值。
主控芯片采用内置的UART串口与上位机通信，接收上位机发送的控制指令，并向上位机发送系统当前状态。通过S读取SD卡中的Gcode文件，主控芯片逐行解析文件中的G指令，根据G指令中偏移和速度，最终得到驱动电机的脉冲，从而控制3步进电机按照推荐速度精确达到目的。3限位开关可以反馈电机的信息，主要用于初始化步进电机系统，从而电机系统内部坐标系。
本设计电中主控制器采用ST公司的STM32F4系列微控制器，电机驱动芯片采用A4988，作为执行机构的步进电机使用两相四线主控芯片
RAM，完全可以运行小型的嵌入式系统。该微控制器还包括了大量的片上外设资源，非常适合控制类应用。1.3驱动模块
公司的A4988电机驱动器，该驱动器是一个完整的带有内置转换器的微电机驱动器，它可在全、半、1/4、1/8 及 1/16 步进模式时操作双极步进电动机，具有高达35 V和±2 A的输出驱动能力，且控制简单，只需在驱动器相应引脚输入一个脉冲即可驱动步进电动机产生一个微步，程序不必再考虑相序表等电机底层的控制，驱动模块电如图2所示。
本设备采用1/16细分模式，MS1、MS2、MS3引脚需置高电平，主控制器只需控制电机驱动芯片上的ENABLE、DIR、STEP三个引脚即可完全控制此步进电机。ENABLE为步进电机控制器的使能端；DIR为电机的方向控制端，用于控制电机的转动方向；STEP为电机的步数控制端，输入脉冲来控制电机的步数以及转速。
根据设计需要实现的目标，本文把系统分为不同的子功能，充分利用嵌入式系统多任务的优势，把各个子功能作为系统中不同的任务进程实现，包括：上位机指令解析任务、用户界面显示、记录进程、运动规划管理进程、电机驱动任务，各个任务通过嵌入式系统的信号量进行同步。为了步进电机系统的实时性，其中电机驱动进程为核心进程，设定其任务优先级最高，除中断外，没有任何进程可以抢占它的
① 使用finsh shell机制从串口或直接从SD卡读取指令，识别指令，随后存放入指令缓冲区；
② 运动规划进程取得指令，把它们为Block块对象，其中包含了速度、方向、加速度等信息，并加入Planner中的环形缓冲队列中；
③ 无论什么时候Planner中存在Block块对象，电机驱动进程都将会启动，读取块对象，并启动
ROM和1 KB RAM占用。其内核包提供了大部分的同步和通信机制，并且任务调度算法基于优先级的全抢占式线个线程优先级。此嵌入式系统支持从ARM7到CortexM3等多种类型内核的处理器。除了内核之外，此嵌入式系统还用于文件系统、TCP/IP协议栈、图形
上位机指令解析任务依靠嵌入式系统中的finsh shell机制，finsh shell是RTThread内置的用户命令行组件，用户能够通过串口设备使用finsh shell，它在系统中被设计为一个的进程，其进程默认优先级为8，进程试图从外部设备中获得用户的输入，然后对用户命令进行解析执行。依靠嵌入式系统提供的shell机制，可以轻易地自定义用户指令，通过如下宏定义实现：FINSH_FUNCTION_EXPORT_ALIAS（）。
本文中实现一个Gcode_recev（char *movecmd）函数，参数movecmd为一行或多行G指令，函数的结构流程图如图3所示，其中指令缓冲区为全局的自定义的结构体。结构体包含一个环形缓冲区和一个信号量，通过这个全局变量实现进程间的数据共享，并且用信号量避免缓冲区数据的竞争。
通过宏定义“FINSH_FUNCTION_EXPORT_ALIAS(Gcode_recev,G,Gcode_recev(“”))”,我们可以通过串口终端以G(“cmd”)的形式执行运动指令，达到调试的目的。除此之外，系统还实现了关启电机、清除运动缓冲、查看参数等函数功能。
在程序中，设计了Planner_t结构体。stage1部分为一个环形缓冲区，缓冲区大小可以根据实际使用情况定义。代码如下：
而stepBlock_t结构体中包含了各步进电机运动的方向、步数、主步数（即各电机运动步数的最大值）、加速前步数、减速前步数、速度等信息，用于底层的电机驱动函数代码如下：
以上只是对步进电机运动的规划，并没有涉及到底层的电机驱动，实际的电机驱动一般采用两种方式：定时器PWM脉冲或定时器中断[4]。本文中采用定时器中断函数在操作系统下层直接驱动步进电机，只需在中断函数中向某个电机驱动器CLK引脚发送一个脉冲，即可驱动电机一微步。
在系统中的多个用户任务进程中，电机驱动进程是最重要的，它实际上完成了对步进电机最底层的控制，为了当前运动指令下电机运行的流畅，此进程对时间要求非常，它在系统中决定了电机运动速度的上限。进程流程图如图5所示,此进程用一个不断循环的函数实现，对应于规划管理进程不断向Planner结构体中填充块数据，电机驱动进程则不断从Planner中取出块数据，根据Block块中的参数启动Timer定时器，首次设置定时器参数，最终在定时器中断服务函数中驱动电机运动。
定时器中断在系统中的应用仅两个微步间隔时间的精确性，为了嵌入式系统的实时性，定时器的中断服务函数执行时间应尽量缩短[5]，因此在中断服务函数中只做两件必要的任务：给步进电机脉冲和更新定时器。中断服务函数流程图如图6所示。
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4是一款350 mA LDO稳压器。其坚固性使NCV8774可用于恶劣的汽车。超低静态电流（典型值低至18μA）使其适用于永久连接到需要具有或不具有负载的超低静态电流的电池的应用。当点火开关关闭时，模块保持活动模式时，此功能尤其重要。 NCV8774包含电流，热关断和反向输出电流等功能。 特性 优势 固定输出电压为5 V和3.3 V 非常适合为微处理器供电。 2％输出电压高达Vin = 40 V 通过负载突降维持稳压电压。 输出电流高达350 mA 我们广泛的汽车调节器产品组合允许您选择适合您应用的汽车调节器。 NCV汽车前缀 符合汽车现场和变更控制& AEC-Q100资格要求。 低压差 在低输入电压下维持输出电压调节（特别是在汽车起动过程中）。 超低静态电流18μA典型 符合最新的汽车模块要求小于100μA。 热关机 设备免受高温下的永久性损坏。 短 设备不会因电流过大而在芯片上产生金属开。 非常广泛的Cout和ESR稳定性值 确保任何类型的输出电容的稳定性。 车身控制模块 仪器和群集 乘员...
4是一款精密5.0 V或12 V固定输出，低压差集成稳压器，输出电流能力为350 mA。仔细管理轻负载电流消耗，结合低泄漏过程，可实现30μA的典型静态电流。 输出电压精确到±2.0％，在满额定负载电流下最大压差为600 mV。内部，防止输入电源反转，输出过流故障和过高的芯片温度。无需外部组件即可启用这些功能。 特性 优势 5.0 V和12 V输出电压选项，输出精度为2.0％，在整个温度范围内 非常适合新的微处理器和通信节点 40 I OUT = 100 A时的最大静态电流 满足100μA最大模块汽车制造商点火关闭静态电流要求 350 mV时600 mV最大压差电压电流 在低输入电压下维持输出电压调节。 5.5 V至45 V的宽输入电压工作范围 维持甚至duri的监管ng load dump 内部故障 -42 V反向电压短/过流热过载 节省成本和空间，因为不需要外部设备 AEC-Q100合格 满足汽车资格要求 应用 终端产品 发动机控制模块 车身和底盘 动力总成 汽车 电图、引脚图和封装图...
4C是一款精密3.3 V和5.0 V固定输出，低压差集成稳压器，输出电流能力为150 mA。仔细管理轻负载电流消耗，结合低泄漏过程，可实现22μA的典型静态电流。输出电压精确到±2.0％，在满额定负载电流下最大压差为600 mV。内部，防止输入电源反向，输出过流故障和过高的芯片温度。无需外部组件即可启用这些功能。 NCV8664C与NCV4264，NCV4264-2，NCV4264-2C引脚和功能兼容，当需要较低的静态电流时可以替换这些器件。 特性 优势 最大30μA静态电流100μA负载 符合新车制造商最大模块静态电流要求（最大100μA）。 极低压降600 mV（最大值）150 mA负载电流 可以在低输入电压下启动时运行。 ： -42 V反向电压短热过载 在任何汽车应用中都不需要外部元件来实现。 5.0 V和3.3V固定输出电压，输出电压精度为2％ AEC-Q100 1级合格且PPAP能力 应用 终端产品 发动机控制模块 车身和底盘 动力总成 信息娱乐，无线电 汽车 电图、引脚图和封装图...
0B是一款精密极低Iq低压差稳压器。典型的静态电流低至28μA，非常适合需要低负载静态电流的汽车应用。复位和延迟时间选择等集成控制功能使其成为微处理器供电的理想选择。它具有5.0 V或3.3 V的固定输出电压，可在±2％至150 mA负载电流范围内调节。 特性 优势 固定输出电压为5 V或3.3 V 非常适合为微处理器供电。 2％输出电压，最高VBAT = 40 V 维持稳压电压装载转储。 输出电流高达150 mA 我们广泛的汽车调节器产品组合允许您选择适合您应用的汽车调节器。 延迟时间选择 为微处理器选择提供灵活性。 重置输出 微处理器在低电压下执行未请求的任务。 汽车的NCV前缀 符合汽车网站和变更控制& AEC-Q100资格要求。 低压差 在低输入电压下维持输出电压调节（特别是在汽车起动过程中）。 典型值为28 uA的低静态电流 符合最新的汽车模块要求小于100uA。 热关机 设备免受高温下的永久性损坏。 短 设备不会因电流过大而在芯片上产生金属开。 在空载条件下稳定 将系统静态电流保持在最低限度。...
5是一款精密5.0 V固定输出，低压差集成稳压器，输出电流能力为150 mA。仔细管理轻负载电流消耗，结合低泄漏过程，可实现30μA的典型静态接地电流。 NCV8665的引脚与NCV8675和NCV4275引脚兼容，当输出电流较低且需要非常低的静态电流时，它可以替代这些器件。输出电压精确到±2.0％，在满额定负载电流下最大压差为600 mv。它具有内部，可防止45 V输入瞬变，输入电源反转，输出过流故障和过高的芯片温度。无需外部组件即可启用这些功能。 特性 优势 5.0 V固定输出电压，输出电压精度为2％（3.3 V和2.5 V可根据要求提供） 能够提供最新的微处理器 最大40 A静态电流，负载为100uA 满足100μA最大模块汽车制造商点火关闭静态电流要求 ： -42 V反向电压短 在任何汽车应用中都不需要外部组件来启用。 AEC-Q100合格 符合自动资格认证要求 极低压降电压 应用 终端产品 发动机控制模块 车身和底盘 动力总成 汽车 电图、引脚图和封装图...
4是一款精密5.0 V固定输出，低压差集成稳压器，输出电流能力为150 mA。仔细管理轻负载电流消耗，结合低泄漏过程，可实现典型的22μA静态接地电流。输出电压精确到±2.0％，在满额定负载电流下最大压差为600 mV 。 内部，防止输入电源反转，输出过流故障和过高的芯片温度。无需外部组件即可启用这些功能。 NCV8664的引脚和功能与NCV4264和NCV4264-2兼容，当需要非常低的静态电流时，它可以替代这些部件。 特性 优势 负载100μA时最大30μA静态电流 会见新车制造商最大模块静态电流要求（最大100μA）。 ： -42 V反向电压短热过载 在任何汽车应用中都不需要外部组件来启用。 极低压降电压 可以在低输入电压下启动时运行。 5.0 V和3.3V固定输出电压，2％输出电压精度 AEC-Q100合格 汽车 应用 车身和底盘 动力总成 发动机控制模块 信息娱乐，无线电 电图、引脚图和封装图...
5是一款精密5.0 V和3.3 V固定输出，低压差集成稳压器，输出电流能力为350 mA。仔细管理轻负载电流消耗，结合低泄漏过程，可实现34μA的典型静态接地电流。 内部免受输入瞬态，输入电源反转，输出过流故障和芯片温度过高的影响。无需外部元件即可实现这些功能。 NCV8675引脚与NCV4275引脚兼容，当需要非常低的静态电流时，它可以替代该器件。对于D 2 PAK-5封装，输出电压精确到±2.0％，对于DPAK-5封装，输出电压精确到±2.5％，在满额定负载电流下，最大压差为600 mV。 特性 优势 5.0 V和3.3 V固定输出电压，输出电压精度为2％或2.5％ 能够提供最新的微处理器 负载为100uA时最大34uA静态电流 满足100uA最大模块汽车制造商点火关闭静态电流要求 ： -42 V反向电压短 在任何汽车应用中都不需要外部组件来实现。 AEC-Q100 Qualifie d 符合自动资格认证要求 极低压降电压 应用 终端产品 发动机控制模块 车身和底盘 动力总成 汽车 电图、引脚图和封装图...
4-2功能和引脚与NCV4264引脚兼容，具有更低的静态电流消耗。其输出级提供100 mA，输出电压精度为+/- 2.0％。在100 mA负载电流下，最大压差为500 mV。它具有内部，可防止45 V输入瞬变，输入电源反转，输出过流故障和过高的芯片温度。无需外部组件即可启用这些功能。 特性 优势 最大60μA静态电流，负载为100μA 处于待机模式时可以节省电池寿命。 ： - 42 V反向电压短热过载 无需外部元件在任何汽车应用中都需要。 极低压差 可以在低输入电压下启动时运行。 5.0 V和3.3 V固定输出电压，输出电压精度为2％ AEC-Q100合格 应用 终端产品 车身和底盘 动力总成 发动机控制模块 汽车 电图、引脚图和封装图...
4是一款宽输入范围，精密固定输出，低压差集成稳压器，满载电流额定值为100 mA。输出电压精确到±2.0％，在100 mA负载电流下最大压差为500 mV。 内部免受45 V输入瞬变，输入电源反转，输出过流故障和过高的芯片温度。无需外部组件即可启用这些功能。 特性 优势 5.0 V和3.3 V固定输出电压和2.0％输出电压精度 严格的监管 非常低的辍学 可以在低输入电压下启动时运行。 ： -42 V反向电压短热过载 在任何汽车应用中都不需要外部组件来启用。 AEC-Q100合格 符合汽车资格标准 应用 终端产品 车身与底盘 动力总成 发动机控制模块 汽车 电图、引脚图和封装图...
4-2C是一款低静态电流消耗LDO稳压器。其输出级提供100 mA，输出电压精度为+/- 2.0％。在100 mA负载电流下，最大压差为500 mV。它具有内部，可防止45 V输入瞬变，输入电源反转，输出过流故障和过高的芯片温度。无需外部组件即可启用这些功能。 特性 优势 最大60μA静态电流，负载为100μ 在待机模式下节省电池寿命。 极低压降500 mV（ max）100 mA负载电流 可以在低输入电压下启动时运行。 故障： -42 V反向电压短/过流热过载 在任何汽车应用中都不需要外部组件来启用。 5.0 V和3.3 V固定输出电压，输出电压精度为2％，在整个温度范围内 AEC-Q100合格 应用 终端产品 发动机控制模块 车身和底盘 动力总成 汽车 电图、引脚图和封装图...
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0是350 mA LDO稳压器，集成了复位功能，专用于微处理器应用。其坚固性使NCV8770可用于恶劣的汽车。超低静态电流（典型值低至21μA）使其适用于永久连接到需要具有或不具有负载的超低静态电流的电池的应用。当点火开关关闭时，模块保持活动模式时，此功能尤其重要。 NCV8770包含电流，热关断和反向输出电流等功能。 特性 优势 固定输出电压为5 V 非常适合为微处理器供电。 2％输出电压上升至Vin = 40 V 通过负载突降维持稳压电压。 输出电流高达350 mA 我们广泛的汽车调节器产品组合允许您选择适合您应用的汽车调节器。 RESET输出 微处理器在低电压下执行未请求的任务。 汽车的NCV前缀 符合汽车现场和变更控制& AEC-Q100资格要求。 低压差 在低输入电压下维持输出电压调节（特别是在汽车起动过程中）。 典型值为21μA的超低静态电流 符合最新的汽车模块要求小于100μA。 热关机 设备免受高温下的永久性损坏。 短 设备不会因电流过大而在芯片上产生金属开。 非常广泛的Cout和E...
MC33160 线系列是一种线性稳压器和电，包含许多基于微处理器的系统所需的功能。它专为设备和工业应用而设计，为设计人员提供了经济高效的解决方案，只需极少的外部组件。这些集成电具有5.0 V / 100 mA稳压器，具有短电流，固定输出2.6 V带隙基准，低电压复位比较器，带可编程迟滞的电源比较器，以及非专用比较器，非常适合微处理器线同步。 其他功能包括用于低待机电流的芯片禁用输入和用于过温的内部热关断。 这些线引脚双列直插式热片封装，可提高导热性。 特性 5.0 V稳压器输出电流超过100 mA 内部短电流 固定2.6 V参考 低压复位比较器 具有可编程迟滞的电源比较器 未提交的比较器 低待机当前 内部热关断 加热标签电源包 无铅封装可用 电图、引脚图和封装图...
80是一款用于移动电源应用的低静态电流PMIC。 PMIC包含一个降压，一个升压和四个低噪声LDO。 特性 晶圆级芯片级封装（WLCSP） 可编程输出电压 软启动（SS）浪涌电流 可编程启动/降压排序 中断报告的故障 低电流待机和关机模式 降压转换器：1.2A，VIN范围： 2.5V至5.5V，VOUT范围：0.6V至3.3V 升压转换器：1.0A，VIN范围：2.5V至5.5V，VOUT范围：3.0V至5.7V 四个LDO：300mA，VIN范围：1.9V至5.5V，VOUT范围：0.8V至3.3V 应用 终端产品 电池和USB供电设备 智能手机 平板电脑 小型相机模块 电图、引脚图和封装图...
1 / 73产品是280 kHz / 560 kHz升压调节器，具有高效率，1.5 A集成开关。该器件可在2.7 V至30 V的宽输入电压范围内工作。该设计的灵活性使芯片可在大多数电源配置中运行，包括升压，反激，正激，反相和SEPIC。该IC采用电流模式架构，可实现出色的负载和线调节，以及电流的实用方法。将高频操作与高度集成的稳压器电相结合，可实现极其紧凑的电源解决方案。电设计包括用于正电压调节的频率同步，关断和反馈控制等功能。这些器件与LT1372 / 1373引脚兼容，是CS5171和CS5173的汽车版本。 特性 内置过流 宽输入范围：2.7V至30V 高频允许小组件 最小外部组件 频率折返减少过流条件下的元件应力 带滞后的热关机 简易外部同步 集成电源开关：1.5A Guarnateed 引脚对引脚与LT1372 / 1373兼容 这些是无铅设备 用于汽车和其他应用需要站点和控制更改的ons CS5171和CS5173的汽车版本 电图、引脚图和封装图...
是一款线 mA输出电流。 NCP161器件旨在满足RF和模拟电的要求，可提供低噪声，高PSRR，低静态电流和非常好的负载/线瞬态。该器件设计用于1μF输入和1μF输出陶瓷电容。它有两种厚度的超小0.35P，0.65 mm x 0.65 mm芯片级封装（CSP），XDFN-4 0.65P，1 mm x 1 mm和TSOP5封装。 类似产品：
是一款1 / 2.5英寸CMOS数字图像传感器，有源像素阵列为2592（H）x 1944（V）。它通过滚动快门读数捕获线性或高动态范围模式的图像，并包括复杂的相机功能，如分档，窗口以及视频和单帧模式。它专为低亮度和高动态范围性能而设计，具读出功能，可在ISP芯片中支持片外HDR。 AR0521可以产生非常清晰，锐利的数字图像，并且能够捕获连续视频和单帧，使其成为安全应用的最佳选择。 特性 5 Mp为60 fps，具有出色的视频性能 小型光学格式（1 / 2.5英寸） 1440p 16：9模式视频 卓越的低光性能 2.2 m背面照明像素技术 支持线读出以启用ISP芯片中的HDR处理 支持外部机械快门 片上锁相环（PLL）振荡器 集成颜色和镜头阴影校正 精确帧率控制的从属模式 数据接口：♦HiSPi（SLVS） - 4个车道♦MIPI CSI-2 - 4车道 自动黑电平校准 高速可配置上下文切换 温度传感器 快速模式兼容2线接口 应用 终端产品 视频 高动态范围成像 安全摄像头 行动相机 车载DVR 电图、引脚图和封装...