步进电机的内部结构及驱动方法
步进电机每输入一个脉冲信号，转子就转动一个角度或前进一步，其输出的角度输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。它的驱动方式也比普通的有刷直流电机复杂。
本节我们就来讲讲步进电机最基础的驱动方式。
1）步进电机的内部结构先简单介绍一下主要的两种步进电机：单极性和双极性。
如下图所示，左边是单极性电机；右边是双极性电机。单极性电机线圈内的电流只有一个方向，双极性电机线圈内的电流是双向的：
而相数，则是内部线圈的组数；一般的步进电机都可以看作是两相电机变化而来的。
本文我们使用最简单的五线四相制的电机（28byj-48），驱动方法也都是以它来讲的，其他种类的大同小异。就是如下图这种步进电机，以及驱动板：
它内部的接线关系如下图所示，正极是公共的，其他四个端口各对应一组线圈的负极：
驱动板的原理图如下，就是一个nln2003的达林顿管驱动器（忽略右下角的灯，基本毫无用处⊙﹏⊙b汗），in1in4处输入高电平，对应的out1out4会输出低电平：
2）步进电机的驱动方法最基本的方法有3种，单4拍法、双4拍法、单双8拍法。
a）单4拍法驱动
驱动过程如下图所示，4个步骤一个周期，每个时刻只有一相通电：
先给a相通电，其他相断电，则转子的对应极被吸引到a相处，如步骤1；
后续依次给b、c、d相通电，则转子会转到b、c、d处，如步骤2、3、4；
最后再给a相通电，其他相断电，转子又回到a处；周而复始，使得转子不断旋转。
各相的导通过程如下图所示：
这种方法每次都只有一相通电，所以称为单4拍法。
b）双4拍法驱动
驱动过程如下图所示，也是4个步骤一个周期，不同的是每个时刻都有相邻的两相通电：
先给a相、b相通电，其他相断电，则转子的对应极被吸引到a、b相中间处，如步骤1；
后续依次给bc、cd、da相通电，如步骤2、3、4；
最后再给a、b相通电，其他相断电，转子又回到ab相之间；周而复始，使得转子不断旋转。
双4拍法每个时刻会有两组线圈导通，所以电机的输出力矩比单4拍法更大。
各相的导通过程如下图所示：
c）单双8拍法驱动
驱动过程如下图所示，8个步骤一个周期：
这种方法类似于单4拍和双4拍的组合。
先给a相通电，其他相断电，转子在a处；
再给a、b相通电，其他相断电，则转子来到ab之间；
然后给b相通电，其他相断电，转子来到b处；
再给b、c相通电，其他相断电，转子来到bc之间；
之后类似，一共8个步骤可以完成一个周期的运动。
8拍法驱动时，转子的位置比4拍法多两个中间态，所以转动时的位置控制更加精确一些，但是由于它有时是一相通电，有时是两相通电，所以在不同位置的力矩是不同的。
各相的导通过程如下图所示：
3）使用stm32编程驱动电机先看连接方式，使用pa0、pa1、pa2、pa3驱动a、b、c、d四相。pa03连接到驱动板的in1in4；驱动板使用5v供电。
经过上一节了解了上述三种驱动方法后，就很容易写出驱动代码了。
如下是单4拍驱动的主要代码：
定义两个常量数组，f_rotation存正向旋转的各相导通值，b_rotation存反向旋转的值；
主循环中，每隔一个周期，去改变接通的相，4个拍一循环，就能实现电机转动了。
双四拍只要将定义的数组值更改一下就可以实现。
如下是8拍驱动的代码，原理是一样的，就不多解释了：
4）注意事项对于确定的驱动方式，步进电机每拍转过的角度是相同的，所以，如果想要改变转速，只要改变每拍的延时就可以了，也就是改变周期。
但是要注意，不能超过电机参数要求，如我们使用的这个电机（28byj-48）的参数：
最大空载牵出频率>900pps，最大空载牵入频率>500pps。
也就是说空载转动时，最快的驱动拍频率最好不要超过900hz；空载启动时，最快的驱动拍频率最好不要超过500hz，因为启动时初始转速从零开始，驱动拍太快的话会失步，可能无法转动起来。所以程序里也设计成了500hz（2ms延时）一拍。
一般情况下，系统最好设计成，启动时慢转速，之后逐渐加快到需要的转速。
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如下图所示，左边是单极性电机；右边是双极性电机。单极性电机线圈内的电流只有一个方向，双极性电机线圈内的电流是双向的：
而相数，则是内部线圈的组数；一般的步进电机都可以看作是两相电机变化而来的。
本文我们使用最简单的五线四相制的电机（28byj-48），驱动方法也都是以它来讲的，其他种类的大同小异。就是如下图这种步进电机，以及驱动板：
它内部的接线关系如下图所示，正极是公共的，其他四个端口各对应一组线圈的负极：
驱动板的原理图如下，就是一个nln2003的达林顿管驱动器（忽略右下角的灯，基本毫无用处⊙﹏⊙b汗），in1in4处输入高电平，对应的out1out4会输出低电平：
2）步进电机的驱动方法最基本的方法有3种，单4拍法、双4拍法、单双8拍法。
a）单4拍法驱动
驱动过程如下图所示，4个步骤一个周期，每个时刻只有一相通电：
先给a相通电，其他相断电，则转子的对应极被吸引到a相处，如步骤1；
后续依次给b、c、d相通电，则转子会转到b、c、d处，如步骤2、3、4；
最后再给a相通电，其他相断电，转子又回到a处；周而复始，使得转子不断旋转。
各相的导通过程如下图所示：
这种方法每次都只有一相通电，所以称为单4拍法。
b）双4拍法驱动
驱动过程如下图所示，也是4个步骤一个周期，不同的是每个时刻都有相邻的两相通电：
先给a相、b相通电，其他相断电，则转子的对应极被吸引到a、b相中间处，如步骤1；
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最后再给a、b相通电，其他相断电，转子又回到ab相之间；周而复始，使得转子不断旋转。
双4拍法每个时刻会有两组线圈导通，所以电机的输出力矩比单4拍法更大。
各相的导通过程如下图所示：
c）单双8拍法驱动
驱动过程如下图所示，8个步骤一个周期：
这种方法类似于单4拍和双4拍的组合。
先给a相通电，其他相断电，转子在a处；
再给a、b相通电，其他相断电，则转子来到ab之间；
然后给b相通电，其他相断电，转子来到b处；
再给b、c相通电，其他相断电，转子来到bc之间；
之后类似，一共8个步骤可以完成一个周期的运动。
8拍法驱动时，转子的位置比4拍法多两个中间态，所以转动时的位置控制更加精确一些，但是由于它有时是一相通电，有时是两相通电，所以在不同位置的力矩是不同的。
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双四拍只要将定义的数组值更改一下就可以实现。
如下是8拍驱动的代码，原理是一样的，就不多解释了：
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