Original title: Dvoukanálový kontrolér krokových motorů
Translated title: Two channel stepper motor controller
Authors: Hýbl, Matouš ; Arm, Jakub (referee) ; Žalud, Luděk (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2021
Language: eng
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract: [eng] [cze]
Cílem této práce je vývoj dvoukanálového kontroléru krokových motorů. V rámci práce je popsán jak vývoj elektroniky, tak vývoj příslušného software. Elektronika kontrolŕu je založena na mikrokontroléru STM32F405 a driverů krokových motorů vyráběných firmou Trinamic. Pro komunikaci s nadřazenými systémy je implementován protokol CANOpen a sběrnice I\textsuperscript{2}C a USB. Elektronika byla navržena v software KiCAD and využívá čtyřvrstvého plošného spoje a moderních výrobních technologií. Co se týká software, byl vyvinut jak firmware pro mikrokontrolér, tak software pro ovládání kontroléru. Obě části software využívají programovacího jazyka Rust, který se zaměřuje na bezpečnost práce s pamětí, rychlost a zero-cost abstrakce. Sekundárním cílem této práce je ukázat, jak lze tento programovací jazyk s výhodou použít pro programování nízkoúrovňového embedded software. Firmware kontroléru implementuje nezávislé řízení pohybu obou os kontroléru a to jak v rychlostním, tak v pozičním režimu a zároveň implementuje bezpečnostní funkce pro případy selhání komunikace. Výsledný kontrolér by měl být použit v rámcí výzkumné skupiny Robotiky a Umělé Inteligence a studenty na Ústavu Automatizace FEKT VUT. The goal of this thesis is the development of a dual-channel stepper motor controller. Both the development of electronics and software is described. The electronics of the controller is based on the STM32F405 microcontroller, and Trinamic manufactured stepper motor controller ICs. For communication with higher-level systems, the controller utilizes the CANOpen protocol, I\textsuperscript{2}C, and USB buses. The whole electronics was designed in the KiCAD EDA and utilizes a 4-layer PCB and contemporary manufacturing technologies. As for the software, both firmware and control software were developed. Both of these pieces of software utilize the Rust programming language, which focuses on memory safety, performance and provides useful zero-cost abstraction. The Secondary goal of this thesis is to show how the language can be utilized for low-level embedded software development. The firmware of the controller implements independent motion control for each of the axes with both velocity and position control and provides failsafe mechanisms for cases of communication failures. The controller is meant to be used by the Robotics and AI research group and by students of the DCI, FEEC BUT.
Keywords: bezpečnost práce s pamětí; bezpečnostní mechanismy; CANOpen; DPS; I2C; KiCAD; krokový motor; MCU; návrh elektroniky; robotika; Rust; USB; vestavný software; zero-cost abstrakce; řízení pohybu; CANOpen; electronics design; embedded software; failsafe mechanism; I2C; KiCAD; MCU; memory safety; motion control; PCB; robotics; Rust; stepper motor; USB; zero-cost abstractions

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/196969

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-442448


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses