MotorStep V6 — Документация

1. Назначение

MotorStep V6 — прошивка для управления поворотным столом на шаговом моторе через драйвер TB6600. Предназначена для производственных задач, где требуется:

• Точное позиционирование стола в диапазоне 0…360°
• Плавное движение (трапециевидный профиль скорости) для тяжёлых столов (50–1500 кг)
• Автоматический поиск нуля (концевик) при старте
• Ручное управление через энкодер и кнопки
• Внешнее управление через Serial (Console) — в дальнейшем Wi-Fi/WebSocket
• Обратная связь по углу с оптического энкодера MBL3806

2. Возможности

3. Подключение элементов

3.1. Карта пинов

3.2. Схема соединений

TB6600 (драйвер шагового мотора)

ESP32-C3           TB6600
─────────────────────────────
GPIO 6  ──── 1кОм ──── PUL+ (STEP)
GPIO 7  ──── 1кОм ──── DIR+
GPIO 10 ──── 1кОм ──── ENA+
GND     ────────────── PUL- / DIR- / ENA- (общий)

MBL3806 (оптический энкодер на моторе)

ESP32-C3           MBL3806
─────────────────────────────
+5V     ────────────── VCC (красный)
GND     ────────────── GND (чёрный)
GPIO 20 ──── 1кОм ──── A (зелёный)
GPIO 21 ──── 1кОм ──── B (белый)

HW-040 (энкодер ручного управления)

ESP32-C3           HW-040
─────────────────────────────
+3.3V   ────────────── VCC
GND     ────────────── GND
GPIO 0  ────────────── CLK
GPIO 1  ────────────── DT
GPIO 3  ────────────── SW (кнопка)

TM1637 (дисплей)

ESP32-C3           TM1637
─────────────────────────────
+5V     ────────────── VCC
GND     ────────────── GND
GPIO 4  ────────────── CLK
GPIO 5  ────────────── DIO

Кнопка дисплея

ESP32-C3
─────────────────────────────
GPIO 2 ──[Кнопка]── GND

Концевик HOME

ESP32-C3
─────────────────────────────
GPIO 8 ──[Концевик NO]── GND

При срабатывании замыкается на GND → LOW. В покое — HIGH (INPUT_PULLUP).

3.3. Питание

4. Настройки

4.1. Пины (в коде)

Пины заданы в соответствующих .cpp файлах классов:

4.2. Механика (в коде)

Motor.cpp — в начале файла

static const int32_t STEPS_PER_REV = 800;   // шагов мотора на оборот (1/4 микрошаг)
static const float   GEAR_RATIO    = 10.0;  // ← РЕДУКТОР (мотор:стол = 10:1)
static const int32_t ANGLE_MIN = 0;
static const int32_t ANGLE_MAX = 360;

Параметры плавности (в Motor, дефолты — в Settings)

Position.cpp — инверсия

#define POSITION_INVERTED  0   // 0 = прямой, 1 = инверсный (A/B поменяны)

4.3. NVS (энергонезависимая память)

Сохраняются в NVS (namespace "motorstep"):

Управление через команды accel/cruise/start/save/load (см. раздел 5.1).

5. Управление

5.1. Console — команды (Serial)

Скорость: 115200. Line Ending: Newline или Both NL & CR.

Действия (без "?")

Запросы (с "?")

Асинхронные события (ESP → ПК)

5.2. Кнопки

5.3. Энкодер HW-040

Вращение энкодера накапливает целевой угол. После паузы (1 сек) — мотор плавно едет к цели.

5.4. Дисплей TM1637

Режимы (переключаются кнопкой GPIO 2)

Приоритет отображения (по убыванию)

1. EROR — мигает при ошибке
2. Run — во время движения мотора
3. S XX — 1 сек после смены шага
4. BLOC / OFF — 1 сек после переключения удержания
5. d1 / d2 — 1 сек после переключения режима
6. Цель — 1 сек после вращения энкодера
7. Угол — основное (d1: мотор, d2: MBL)

Специальные сообщения

6. Как компилировать

6.1. Плата

6.2. Библиотеки

Установить через Library Manager (Sketch → Include Library → Manage Libraries):

6.3. Настройки Arduino IDE (Tools)

6.4. Прошивка

1. Подключить ESP32-C3 через USB
2. Выбрать порт в Tools → Port
3. Нажать Upload (Ctrl+U)
4. Если не прошивается: зажать кнопку BOOT на плате, нажать RESET, отпустить RESET, отпустить BOOT. Затем Upload
5. После прошивки — нажать RESET

7. Известные проблемы и особенности

Плавность vs Console

Serial-вывод (Serial.println) блокирует loop на ~1 мс. Это вызывает рывки мотора. Решение: не выводить PROGRESS во время движения; используйте запрос motor? после DONE.

Подергивание при активном дисплее

TM1637 — I2C-подобный протокол (не аппаратный). Каждое обновление ~1-2 мс. Решение: обновлять дисплей только когда мотор не движется (display.setRun(motorBusy) уже это делает).

Пропуски энкодера HW-040

Механический энкодер даёт дребезг. Решение: антидребезг 2000 мкс в ISR + REPORT_MIN_INTERVAL_MS = 50 мс. Редкие пропуски возможны.

Двойное срабатывание кнопки GPIO 2

Strapping-пин, дешёвая кнопка. Решение: state machine в Buttons.cpp, антидребезг 50 мс.

Конфликт GPIO 20/21 (UART0)

GPIO 20/21 — это UART0 (RX/TX). Serial для Console использует USB CDC (виртуальный COM-порт), который не занимает эти пины. Поэтому MBL3806 работает на них.

8. Проверено и однозначно не работает

9. Состав проекта

MotorStep_v6/
├── MotorStep_v6.ino       ← main (дирижёр)
├── Display.h  / Display.cpp        ← TM1637 (3 значения, режимы, индикация)
├── Buttons.h  / Buttons.cpp        ← HW-040 SW + GPIO 2 + концевик
├── EncoderHW040.h / EncoderHW040.cpp ← HW-040 (свой ISR-декодер)
├── Settings.h / Settings.cpp       ← NVS (step, findHome, accel, cruise, start)
├── Position.h / Position.cpp       ← MBL3806 (ISR + GEAR_RATIO + инверсия)
├── Motor.h    / Motor.cpp          ← шаговый мотор (трапеция, findHome, stop)
└── Console.h  / Console.cpp        ← Serial-протокол (команды/ответы)

Зависимости между классами

Классы не знают друг о друге. Все связи — через main:

main → motor.moveTo(angle)     ← main передаёт данные
main → display.setMotorAngle() ← main передаёт данные
main → settings.getStep()      ← main читает
main → position.getAngle()     ← main читает
main → console.sendDone()      ← main отправляет события