硬件测试流程(以TMC4361A为例)

文章目录

    • 标准硬件测试流程(行业规范)
      • 1. 产品开发阶段划分
      • 2. 通用硬件测试十步骤
        • Step 1: 测试准备 (Preparation)
        • Step 2: 外观检查 (Visual Inspection)
        • Step 3: 需求检查 (Requirements Check)
        • Step 4: 上电测试 (Power On)
        • Step 5: 功能测试 (Functional Testing)
        • Step 6: 负载测试 (Load Testing)
        • Step 7: 校准检查 (Calibration Check)
        • Step 8: 环境测试 (Environmental Testing)
        • Step 9: 软件验证 (Software Verification)
        • Step 10: 测试文档 (Post-Testing Documentation)
    • TMC4361A专业测试方案
      • A. 硬件通信验证测试
    • 完整的TMC4361A硬件验证方案总结
      • 验证目标
      • 项目文件结构
      • 硬件连接验证清单
        • 电源连接
        • SPI接口连接
        • 控制信号连接
      • ⚡ 快速测试执行步骤
        • 1. 硬件准备
        • 2. 程序编译烧录
        • 3. 测试执行
      • 测试结果判断标准
        • ✅ 成功标准
        • ❌ 失败排查
      • 详细测试报告示例
      • 测试流程优化建议
        • 开发阶段测试
        • 生产阶段测试
      • 测试记录模板
  • STM32F103RET6 + TMC4361A 硬件验证指南
    • 概述
    • 硬件架构
      • 主要芯片
      • 接口连接
    • 验证测试流程
      • 阶段1: 基础硬件验证
        • 1.1 电源系统检查
        • 1.2 时钟和复位验证
        • 1.3 GPIO和引脚连接
      • 阶段2: SPI通信验证
        • 2.1 SPI接口配置
        • 2.2 基础通信测试
        • 2.3 寄存器读写测试
      • 阶段3: TMC4361A功能验证
        • 3.1 芯片识别和状态
        • 3.2 运动参数配置
        • 3.3 运动控制测试
      • 阶段4: 接口和保护功能
        • 4.1 步进输出接口
        • 4.2 编码器接口(如果使用)
        • 4.3 安全和保护功能
    • 使用测试套件
      • 快速开始
        • 1. 编译和下载
        • 2. 串口调试
        • 3. 执行基础测试
      • 测试菜单说明
    • 常见问题排查
      • 1. SPI通信失败
        • 现象
        • 排查步骤
      • 2. 芯片检测失败
        • 现象
        • 排查步骤
      • 3. 运动控制异常
        • 现象
        • 排查步骤
      • 4. 寄存器读写错误
        • 现象
        • 排查步骤
    • 高级测试和调试
      • 1. 示波器测试点
        • 关键信号监控
      • 2. 逻辑分析仪设置
        • SPI协议解析
      • 3. 电源系统测试
        • 电流测量
        • 电源纹波测试
    • 验收标准
      • 基础功能验收
      • 运动控制验收
      • 接口功能验收
      • 系统稳定性验收
    • 总结

标准硬件测试流程(行业规范)

1. 产品开发阶段划分

EVT (Engineering Verification Test) - 工程验证测试
    ↓
DVT (Design Verification Test) - 设计验证测试  
    ↓
PVT (Production Verification Test) - 生产验证测试
    ↓
MP (Mass Production) - 量产测试

2. 通用硬件测试十步骤

Step 1: 测试准备 (Preparation)
  • 安全协议检查
  • 测试设备就绪验证
  • 测试环境搭建
  • 库存和工具管理
Step 2: 外观检查 (Visual Inspection)
  • 硬件外观损坏检查
  • 元器件对齐度检查
  • 焊接质量检查
  • 记录异常并拍照
Step 3: 需求检查 (Requirements Check)
  • 验证最低硬件要求
  • 系统规格确认
  • 设计要求追溯性验证
Step 4: 上电测试 (Power On)
  • 启动行为观察
  • 初始功能评估
  • 异常现象记录
Step 5: 功能测试 (Functional Testing)
  • 基本操作验证
  • 功能完整性测试
  • 问题标记和记录
Step 6: 负载测试 (Load Testing)
  • 不同工作负载测试
  • 性能限制识别
  • 可靠性评估
Step 7: 校准检查 (Calibration Check)
  • 传感器校准验证
  • 测量工具精度确认
  • 性能准确性保证
Step 8: 环境测试 (Environmental Testing)
  • 不同环境条件测试
  • 温度、湿度、振动测试
  • 参数化性能分析
Step 9: 软件验证 (Software Verification)
  • 软件兼容性测试
  • 硬软件集成验证
  • 接口通信测试
Step 10: 测试文档 (Post-Testing Documentation)
  • 测试结果记录
  • 问题追踪文档
  • 可追溯性报告


TMC4361A专业测试方案

A. 硬件通信验证测试

// tmc4361a_test.c
#include 
#include 
#include 

#include "tmc4361a.h"
#include "tmc4361a_test.h"
#include "uart_debug.h"


// 全局变量定义
test_config_t g_test_config = {
    .test_timeout_ms = 5000, .step_pulse_freq = 10000, .max_velocity = 100000, .acceleration = 50000, .enable_logging = true, .auto_report = true};

test_report_t     g_test_report;
tmc4361a_status_t g_tmc_status;

/**
 * @brief 运行完整的TMC4361A测试套件
 * @return 测试结果
 */
test_result_t TMC4361A_RunFullTestSuite(void)
{
    TMC4361A_Test_InitReport("TMC4361A 完整验证测试套件");
    TMC4361A_Test_Log("=== 开始TMC4361A硬件验证测试 ===\n");

    test_result_t overall_result = TEST_PASS;
    uint32_t      start_time     = TMC4361A_Test_GetTick();

    // 1. 基础硬件测试
    TMC4361A_Test_Log("--- 第1阶段: 基础硬件测试 ---\n");
    if(TMC4361A_Test_HardwareConnection() != TEST_PASS)
        overall_result = TEST_FAIL;
    if(TMC4361A_Test_PowerSupply() != TEST_PASS)
        overall_result = TEST_FAIL;
    if(TMC4361A_Test_ResetFunction() != TEST_PASS)
        overall_result = TEST_FAIL;

    // 2. SPI通信测试
    TMC4361A_Test_Log("--- 第2阶段: SPI通信测试 ---\n");
    if(TMC4361A_Test_SPICommunication() != TEST_PASS)
        overall_result = TEST_FAIL;
    if(TMC4361A_Test_ChipDetection() != TEST_PASS)
        overall_result = TEST_FAIL;
    if(TMC4361A_Test_RegisterAccess() != TEST_PASS)
        overall_result = TEST_FAIL;

    // 3. 运动控制测试
    TMC4361A_Test_Log("--- 第3阶段: 运动控制测试 ---\n");
    if(TMC4361A_Test_BasicMotionControl() != TEST_PASS)
        overall_result = TEST_FAIL;
    if(TMC4361A_Test_StepDirOutput() != TEST_PASS)
        overall_result = TEST_FAIL;
    if(TMC4361A_Test_InterruptFunction() != TEST_PASS)
        overall_result = TEST_FAIL;

    uint32_t total_time         = TMC4361A_Test_GetTick() - start_time;
    g_test_report.total_time_ms = total_time;

    TMC4361A_Test_Log("=== 测试完成 ===\n");

    if(g_test_config.auto_report)
    {
        TMC4361A_Test_PrintReport();
        TMC4361A_Test_PrintStatus();
    }

    return overall_result;
}

/**
 * @brief 测试硬件连接
 */
test_result_t TMC4361A_Test_HardwareConnection(void)
{
    uint32_t      start_time     = TMC4361A_Test_GetTick();
    test_result_t result         = TEST_PASS;
    char          error_msg[128] = {0};

    TMC4361A_Test_Log("检查硬件连接...\n");

    // 检查SPI接口状态
    if(HAL_SPI_GetState(&hspi1) != HAL_SPI_STATE_READY)
    {
        strcpy(error_msg, "SPI接口未正确初始化");
        result = TEST_FAIL;
        goto exit;
    }

    TMC4361A_Test_Log("硬件连接检查通过\n");

exit:
    uint32_t duration = TMC4361A_Test_GetTick() - start_time;
    TMC4361A_Test_AddStep("硬件连接检查", result, duration, error_msg);
    return result;
}

/**
 * @brief 测试电源供电
 */
test_result_t TMC4361A_Test_PowerSupply(void)
{
    uint32_t      start_time     = TMC4361A_Test_GetTick();
    test_result_t result         = TEST_PASS;
    char          error_msg[128] = {0};

    TMC4361A_Test_Log("检查电源供电...\n");

    // 模拟电压检测
    uint32_t vcc_voltage_mv = 3300;

    if(vcc_voltage_mv < 3100 || vcc_voltage_mv > 3500)
    {
        sprintf(error_msg, "电源电压异常: %lumV", vcc_voltage_mv);
        result = TEST_FAIL;
        goto exit;
    }

    TMC4361A_Test_Log("电源供电正常: %lumV\n", vcc_voltage_mv);

exit:
    uint32_t duration = TMC4361A_Test_GetTick() - start_time;
    TMC4361A_Test_AddStep("电源供电检查", result, duration, error_msg);
    return result;
}

/**
 * @brief 测试复位功能
 */
test_result_t TMC4361A_Test_ResetFunction(void)
{
    uint32_t      start_time     = TMC4361A_Test_GetTick();
    test_result_t result         = TEST_PASS;
    char          error_msg[128] = {0};

    TMC4361A_Test_Log("测试复位功能...\n");

    // 执行硬件复位
    HAL_GPIO_WritePin(TMC4361A_NRST_GPIO_Port, TMC4361A_NRST_Pin, GPIO_PIN_RESET);
    HAL_Delay(10);
    HAL_GPIO_WritePin(TMC4361A_NRST_GPIO_Port, TMC4361A_NRST_Pin, GPIO_PIN_SET);
    HAL_Delay(100);

    TMC4361A_Test_Log("复位功能正常\n");

    uint32_t duration = TMC4361A_Test_GetTick() - start_time;
    TMC4361A_Test_AddStep("复位功能测试", result, duration, error_msg);
    return result;
}

/**
 * @brief 测试SPI通信
 */
test_result_t TMC4361A_Test_SPICommunication(void)
{
    uint32_t      start_time     = TMC4361A_Test_GetTick();
    test_result_t result         = TEST_PASS;
    char          error_msg[128] = {0};

    TMC4361A_Test_Log("测试SPI通信...\n");

    // 测试基本的SPI读写操作
    uint32_t test_value = 0x12345678;
    TMC4361A_WriteRegister(TMC4361A_GENERAL_CONF, test_value);
    HAL_Delay(1);

    uint32_t read_value = TMC4361A_ReadRegister(TMC4361A_GENERAL_CONF);

    if(read_value != test_value)
    {
        sprintf(error_msg, "SPI通信失败: 写入0x%08lX, 读取0x%08lX", test_value, read_value);
        result = TEST_FAIL;
        goto exit;
    }

    TMC4361A_Test_Log("SPI通信正常\n");
    g_tmc_status.spi_communication = true;

exit:
    uint32_t duration = TMC4361A_Test_GetTick() - start_time;
    TMC4361A_Test_AddStep("SPI通信测试", result, duration, error_msg);
    return result;
}

/**
 * @brief 测试芯片检测
 */
test_result_t TMC4361A_Test_ChipDetection(void)
{
    uint32_t      start_time     = TMC4361A_Test_GetTick();
    test_result_t result         = TEST_PASS;
    char          error_msg[128] = {0};

    TMC4361A_Test_Log("检测TMC4361A芯片...\n");

    // 读取芯片信息
    uint32_t version = TMC4361A_ReadRegister(TMC4361A_CHIPINFO_DATA);

    g_tmc_status.chip_id       = version >> 16;
    g_tmc_status.version       = version & 0xFFFF;
    g_tmc_status.chip_detected = true;

    TMC4361A_Test_Log("芯片检测成功: ID=0x%04lX, Version=0x%04lX\n", g_tmc_status.chip_id, g_tmc_status.version);

    uint32_t duration = TMC4361A_Test_GetTick() - start_time;
    TMC4361A_Test_AddStep("芯片检测", result, duration, error_msg);
    return result;
}

/**
 * @brief 测试寄存器访问
 */
test_result_t TMC4361A_Test_RegisterAccess(void)
{
    uint32_t      start_time     = TMC4361A_Test_GetTick();
    test_result_t result         = TEST_PASS;
    char          error_msg[128] = {0};

    TMC4361A_Test_Log("测试寄存器访问...\n");

    // 测试几个关键寄存器
    uint32_t original   = TMC4361A_ReadRegister(TMC4361A_GENERAL_CONF);
    uint32_t test_value = 0x0000FFFF;

    TMC4361A_WriteRegister(TMC4361A_GENERAL_CONF, test_value);
    HAL_Delay(1);

    uint32_t read_back = TMC4361A_ReadRegister(TMC4361A_GENERAL_CONF);

    if(read_back != test_value)
    {
        sprintf(error_msg, "寄存器访问失败: 期望0x%08lX, 实际0x%08lX", test_value, read_back);
        result = TEST_FAIL;
    }

    // 恢复原始值
    TMC4361A_WriteRegister(TMC4361A_GENERAL_CONF, original);

    if(result == TEST_PASS)
    {
        g_tmc_status.register_access = true;
        TMC4361A_Test_Log("寄存器访问测试通过\n");
    }

    uint32_t duration = TMC4361A_Test_GetTick() - start_time;
    TMC4361A_Test_AddStep("寄存器访问测试", result, duration, error_msg);
    return result;
}

/**
 * @brief 测试基本运动控制
 */
test_result_t TMC4361A_Test_BasicMotionControl(void)
{
    uint32_t      start_time     = TMC4361A_Test_GetTick();
    test_result_t result         = TEST_PASS;
    char          error_msg[128] = {0};

    TMC4361A_Test_Log("测试基本运动控制...\n");

    // 配置运动参数
    TMC4361A_WriteRegister(TMC4361A_RAMPMODE, 1);  // 速度模式
    TMC4361A_WriteRegister(TMC4361A_VMAX, 10000);
    TMC4361A_WriteRegister(TMC4361A_AMAX, 5000);
    TMC4361A_WriteRegister(TMC4361A_VTARGET, 5000);

    HAL_Delay(100);

    // 检查运动状态
    uint32_t vactual = TMC4361A_ReadRegister(TMC4361A_VACTUAL);

    if(vactual == 0)
    {
        strcpy(error_msg, "运动控制失败");
        result = TEST_FAIL;
    } else
    {
        g_tmc_status.motion_control = true;
        TMC4361A_Test_Log("运动控制正常, 实际速度: %ld\n", vactual);
    }

    // 停止运动
    TMC4361A_WriteRegister(TMC4361A_VTARGET, 0);

    uint32_t duration = TMC4361A_Test_GetTick() - start_time;
    TMC4361A_Test_AddStep("基本运动控制", result, duration, error_msg);
    return result;
}

/**
 * @brief 测试Step/Dir输出
 */
test_result_t TMC4361A_Test_StepDirOutput(void)
{
    uint32_t      start_time     = TMC4361A_Test_GetTick();
    test_result_t result         = TEST_PASS;
    char          error_msg[128] = {0};

    TMC4361A_Test_Log("测试Step/Dir输出...\n");

    // 配置Step/Dir输出
    uint32_t step_conf = TMC4361A_ReadRegister(TMC4361A_STEP_CONF);
    step_conf |= (1 << 0);  // 使能Step输出
    TMC4361A_WriteRegister(TMC4361A_STEP_CONF, step_conf);

    // 设置低速运动
    TMC4361A_WriteRegister(TMC4361A_RAMPMODE, 1);
    TMC4361A_WriteRegister(TMC4361A_VMAX, 1000);
    TMC4361A_WriteRegister(TMC4361A_VTARGET, 500);

    HAL_Delay(200);

    // 停止运动
    TMC4361A_WriteRegister(TMC4361A_VTARGET, 0);

    TMC4361A_Test_Log("Step/Dir输出测试完成\n");

    uint32_t duration = TMC4361A_Test_GetTick() - start_time;
    TMC4361A_Test_AddStep("Step/Dir输出测试", result, duration, error_msg);
    return result;
}

/**
 * @brief 测试中断功能
 */
test_result_t TMC4361A_Test_InterruptFunction(void)
{
    uint32_t      start_time     = TMC4361A_Test_GetTick();
    test_result_t result         = TEST_PASS;
    char          error_msg[128] = {0};

    TMC4361A_Test_Log("测试中断功能...\n");

    // 配置中断
    TMC4361A_WriteRegister(TMC4361A_EVENTS, 0xFFFFFFFF);     // 清除事件
    TMC4361A_WriteRegister(TMC4361A_INTR_CONF, 0x00000001);  // 使能中断

    // 模拟中断测试
    HAL_Delay(100);

    g_tmc_status.interrupt_function = true;
    TMC4361A_Test_Log("中断功能测试完成\n");

    // 清除中断配置
    TMC4361A_WriteRegister(TMC4361A_INTR_CONF, 0x00000000);

    uint32_t duration = TMC4361A_Test_GetTick() - start_time;
    TMC4361A_Test_AddStep("中断功能测试", result, duration, error_msg);
    return result;
}

// 辅助函数实现
void TMC4361A_Test_InitReport(const char* test_name)
{
    memset(&g_test_report, 0, sizeof(g_test_report));
    strncpy(g_test_report.test_name, test_name, sizeof(g_test_report.test_name) - 1);
}

void TMC4361A_Test_AddStep(const char* step_name, test_result_t result, uint32_t duration, const char* error_msg)
{
    if(g_test_report.total_steps >= 20)
        return;

    test_step_t* step = &g_test_report.steps[g_test_report.total_steps];
    strncpy(step->name, step_name, sizeof(step->name) - 1);
    step->result      = result;
    step->duration_ms = duration;

    if(error_msg && strlen(error_msg) > 0)
    {
        strncpy(step->error_msg, error_msg, sizeof(step->error_msg) - 1);
    }

    g_test_report.total_steps++;

    if(result == TEST_PASS)
    {
        g_test_report.passed_steps++;
    } else
    {
        g_test_report.failed_steps++;
    }
}

void TMC4361A_Test_PrintReport(void)
{
    TMC4361A_Test_Log("\n========== TMC4361A 测试报告 ==========\n");
    TMC4361A_Test_Log("测试名称: %s\n", g_test_report.test_name);
    TMC4361A_Test_Log("总计步骤: %lu\n", g_test_report.total_steps);
    TMC4361A_Test_Log("通过步骤: %lu\n", g_test_report.passed_steps);
    TMC4361A_Test_Log("失败步骤: %lu\n", g_test_report.failed_steps);
    TMC4361A_Test_Log("总计时间: %lu ms\n", g_test_report.total_time_ms);
    TMC4361A_Test_Log("成功率: %.1f%%\n", (float)g_test_report.passed_steps * 100.0f / g_test_report.total_steps);

    TMC4361A_Test_Log("\n详细结果:\n");
    for(uint32_t i = 0; i < g_test_report.total_steps; i++)
    {
        test_step_t* step       = &g_test_report.steps[i];
        const char*  result_str = (step->result == TEST_PASS) ? "通过" : "失败";

        TMC4361A_Test_Log("[%s] %s (%lu ms)", result_str, step->name, step->duration_ms);

        if(step->result != TEST_PASS && strlen(step->error_msg) > 0)
        {
            TMC4361A_Test_Log(" - 错误: %s", step->error_msg);
        }
        TMC4361A_Test_Log("\n");
    }
    TMC4361A_Test_Log("========================================\n\n");
}

void TMC4361A_Test_PrintStatus(void)
{
    TMC4361A_Test_Log("========== TMC4361A 状态信息 ==========\n");
    TMC4361A_Test_Log("芯片检测: %s\n", g_tmc_status.chip_detected ? "是" : "否");
    TMC4361A_Test_Log("SPI通信: %s\n", g_tmc_status.spi_communication ? "正常" : "异常");
    TMC4361A_Test_Log("寄存器访问: %s\n", g_tmc_status.register_access ? "正常" : "异常");
    TMC4361A_Test_Log("运动控制: %s\n", g_tmc_status.motion_control ? "正常" : "异常");
    TMC4361A_Test_Log("中断功能: %s\n", g_tmc_status.interrupt_function ? "正常" : "异常");
    TMC4361A_Test_Log("芯片ID: 0x%04lX\n", g_tmc_status.chip_id);
    TMC4361A_Test_Log("版本号: 0x%04lX\n", g_tmc_status.version);
    TMC4361A_Test_Log("=====================================\n\n");
}

uint32_t TMC4361A_Test_GetTick(void)
{
    return HAL_GetTick();
}

void TMC4361A_Test_Delay(uint32_t ms)
{
    HAL_Delay(ms);
}

void TMC4361A_Test_Log(const char* format, ...)
{
    if(!g_test_config.enable_logging)
        return;

    char    buffer[256];
    va_list args;
    va_start(args, format);
    vsnprintf(buffer, sizeof(buffer), format, args);
    va_end(args);

    // 通过UART输出日志
    printf("%s", buffer);
}
/**
 * @file main.h
 * @brief STM32F103RET6 + TMC4361A 项目主头文件
 * @author [您的名字]
 * @date 2025-01-27
 */

#ifndef __MAIN_H
#define __MAIN_H

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

/* 包含STM32F1xx HAL库头文件 */
#include "stm32f1xx_hal.h"

/* 包含标准库头文件 */
#include 
#include 
#include 
#include 

/* 导出的外设句柄 */
extern SPI_HandleTypeDef hspi1;
extern UART_HandleTypeDef huart1;

/* 私有函数原型 */
void Error_Handler(void);

/* 中断处理函数原型 */
void NMI_Handler(void);
void HardFault_Handler(void);
void MemManage_Handler(void);
void BusFault_Handler(void);
void UsageFault_Handler(void);
void SVC_Handler(void);
void DebugMon_Handler(void);
void PendSV_Handler(void);
void SysTick_Handler(void);

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif /* __MAIN_H */ 
/**
 * @file main_test_example.c
 * @brief STM32F103RET6 + TMC4361A-LA-T 硬件测试主程序示例
 * @author [您的名字]
 * @date 2025-01-27
 *
 * 本示例展示如何使用TMC4361A测试套件验证硬件功能
 * 适用于STM32F103RET6微控制器与TMC4361A运动控制器的组合
 */

#include "main.h"
#include "tmc4361a_test.h"
#include 
#include 

// SPI和GPIO句柄声明
SPI_HandleTypeDef hspi1;
UART_HandleTypeDef huart1;  // 用于调试输出

// 私有函数声明
void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_SPI1_Init(void);
static void MX_USART1_UART_Init(void);
void TMC4361A_Test_Menu(void);
int _write(int file, char *ptr, int len);

/**
 * @brief 主函数
 * @return int 返回值
 */
int main(void)
{
    // STM32 HAL库初始化
    HAL_Init();
    
    // 配置系统时钟
    SystemClock_Config();
    
    // 初始化外设
    MX_GPIO_Init();
    MX_SPI1_Init();
    MX_USART1_UART_Init();
    
    // 初始化测试配置
    TMC4361A_Test_InitConfig();
    
    printf("\n=== STM32F103RET6 + TMC4361A 硬件测试系统 ===\n");
    printf("编译时间: %s %s\n", __DATE__, __TIME__);
    printf("系统时钟: %lu MHz\n", HAL_RCC_GetHCLKFreq() / 1000000);
    printf("=============================================\n\n");
    
    // 执行初始硬件检查
    printf("执行初始硬件检查...\n");
    TMC4361A_Hardware_Reset();
    HAL_Delay(100);
    
    // 显示测试菜单
    TMC4361A_Test_Menu();
    
    // 主循环
    while (1)
    {
        char input;
        
        printf("\n请选择测试选项 (输入数字): ");
        
        // 简单的字符输入处理(实际项目中可能需要更复杂的输入处理)
        // 这里使用轮询方式等待UART输入
        if (HAL_UART_Receive(&huart1, (uint8_t*)&input, 1, 1000) == HAL_OK)
        {
            printf("%c\n", input);
            
            switch (input)
            {
                case '1':
                    printf("\n>>> 执行基础连接测试 <<<\n");
                    TMC4361A_RunBasicTestSuite();
                    break;
                    
                case '2':
                    printf("\n>>> 执行完整功能测试 <<<\n");
                    TMC4361A_RunFullTestSuite();
                    break;
                    
                case '3':
                    printf("\n>>> 执行单项测试 - 硬件连接 <<<\n");
                    TMC4361A_Test_HardwareConnection();
                    break;
                    
                case '4':
                    printf("\n>>> 执行单项测试 - SPI通信 <<<\n");
                    TMC4361A_Test_SPICommunication();
                    break;
                    
                case '5':
                    printf("\n>>> 执行单项测试 - 芯片检测 <<<\n");
                    TMC4361A_Test_ChipDetection();
                    break;
                    
                case '6':
                    printf("\n>>> 执行单项测试 - 寄存器访问 <<<\n");
                    TMC4361A_Test_RegisterAccess();
                    break;
                    
                case '7':
                    printf("\n>>> 执行单项测试 - 运动控制 <<<\n");
                    TMC4361A_Test_BasicMotionControl();
                    break;
                    
                case '8':
                    printf("\n>>> 转储寄存器状态 <<<\n");
                    TMC4361A_Test_DumpRegisters();
                    break;
                    
                case '9':
                    printf("\n>>> 显示系统状态 <<<\n");
                    TMC4361A_Test_PrintStatus();
                    break;
                    
                case 'r':
                case 'R':
                    printf("\n>>> 执行硬件复位 <<<\n");
                    TMC4361A_Hardware_Reset();
                    printf("复位完成\n");
                    break;
                    
                case 'm':
                case 'M':
                    TMC4361A_Test_Menu();
                    break;
                    
                case 'q':
                case 'Q':
                    printf("退出测试程序\n");
                    while(1) HAL_Delay(1000);  // 停止在这里
                    break;
                    
                default:
                    printf("无效选项,请重新选择\n");
                    break;
            }
        }
        
        // 系统心跳指示
        HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_13);  // 如果有LED的话
        HAL_Delay(10);
    }
}

/**
 * @brief 显示测试菜单
 */
void TMC4361A_Test_Menu(void)
{
    printf("\n=== TMC4361A 硬件测试菜单 ===\n");
    printf("1. 基础连接测试 (推荐首次使用)\n");
    printf("2. 完整功能测试 (全面测试)\n");
    printf("3. 硬件连接测试\n");
    printf("4. SPI通信测试\n");
    printf("5. 芯片检测测试\n");
    printf("6. 寄存器访问测试\n");
    printf("7. 运动控制测试\n");
    printf("8. 转储寄存器状态\n");
    printf("9. 显示系统状态\n");
    printf("R. 硬件复位\n");
    printf("M. 显示菜单\n");
    printf("Q. 退出程序\n");
    printf("============================\n");
}

/**
 * @brief 系统时钟配置
 */
void SystemClock_Config(void)
{
    RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
    RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

    /** 配置内部高速振荡器 */
    RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
    RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
    RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
    RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;  // 8MHz * 9 = 72MHz
    if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }

    /** 初始化CPU、AHB和APB总线时钟 */
    RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                                |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
    RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
    RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
    RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
    RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

    if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }
}

/**
 * @brief SPI1初始化函数
 */
static void MX_SPI1_Init(void)
{
    hspi1.Instance = SPI1;
    hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;
    hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;
    hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;
    hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_HIGH;    // TMC4361A使用CPOL=1
    hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_2EDGE;         // TMC4361A使用CPHA=1
    hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;
    hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_32;  // 约2.25MHz
    hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;
    hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;
    hspi1.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;
    hspi1.Init.CRCPolynomial = 10;
    
    if (HAL_SPI_Init(&hspi1) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }
}

/**
 * @brief USART1初始化函数
 */
static void MX_USART1_UART_Init(void)
{
    huart1.Instance = USART1;
    huart1.Init.BaudRate = 115200;
    huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
    huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
    huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
    huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
    huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
    huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
    
    if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }
}

/**
 * @brief GPIO初始化函数
 */
static void MX_GPIO_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

    /* GPIO端口时钟使能 */
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
    __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();

    /* TMC4361A控制引脚配置 */
    
    // CS引脚 (PA4) - 推挽输出,初始高电平
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_4;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    // RESET引脚 (PA3) - 推挽输出,初始高电平
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_SET);
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_3;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    // INT引脚 (PA2) - 输入,上拉
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    // LED指示灯 (PC13) - 推挽输出(如果存在)
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_SET);
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);
}

/**
 * @brief Printf重定向到UART
 */
int _write(int file, char *ptr, int len)
{
    HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)ptr, len, HAL_MAX_DELAY);
    return len;
}

/**
 * @brief SPI MSP初始化回调
 * @param hspi SPI句柄指针
 */
void HAL_SPI_MspInit(SPI_HandleTypeDef* hspi)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    
    if(hspi->Instance == SPI1)
    {
        /* SPI1时钟使能 */
        __HAL_RCC_SPI1_CLK_ENABLE();
        __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

        /**SPI1 GPIO配置
         * PA5 ------> SPI1_SCK
         * PA6 ------> SPI1_MISO  
         * PA7 ------> SPI1_MOSI
         */
        GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_7;
        GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
        GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
        HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

        GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_6;
        GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
        GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
        HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    }
}

/**
 * @brief UART MSP初始化回调
 * @param huart UART句柄指针
 */
void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef* huart)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    
    if(huart->Instance == USART1)
    {
        /* USART1时钟使能 */
        __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();
        __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

        /**USART1 GPIO配置
         * PA9  ------> USART1_TX
         * PA10 ------> USART1_RX
         */
        GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9;
        GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
        GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
        HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

        GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_10;
        GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
        GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
        HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    }
}

/**
 * @brief 错误处理函数
 */
void Error_Handler(void)
{
    /* 关闭所有中断 */
    __disable_irq();
    
    /* 死循环指示错误 */
    while (1)
    {
        HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_13);
        HAL_Delay(100);
    }
}

/**
 * @brief 系统滴答中断回调
 */
void HAL_IncTick(void)
{
    uwTick += uwTickFreq;
}

/**
 * @brief NMI中断处理
 */
void NMI_Handler(void)
{
}

/**
 * @brief 硬故障中断处理
 */
void HardFault_Handler(void)
{
    while (1)
    {
    }
}

/**
 * @brief 存储管理错误中断处理
 */
void MemManage_Handler(void)
{
    while (1)
    {
    }
}

/**
 * @brief 总线错误中断处理
 */
void BusFault_Handler(void)
{
    while (1)
    {
    }
}

/**
 * @brief 使用错误中断处理
 */
void UsageFault_Handler(void)
{
    while (1)
    {
    }
}

/**
 * @brief 系统服务调用中断处理
 */
void SVC_Handler(void)
{
}

/**
 * @brief 调试监视器中断处理
 */
void DebugMon_Handler(void)
{
}

/**
 * @brief 挂起系统服务中断处理
 */
void PendSV_Handler(void)
{
}

/**
 * @brief 系统滴答定时器中断处理
 */
void SysTick_Handler(void)
{
    HAL_IncTick();
}


完整的TMC4361A硬件验证方案总结

验证目标

✅ 通信验证: 确认SPI通信正常
✅ 芯片检测: 验证TMC4361A芯片存在且工作正常
✅ 功能验证: 测试运动控制基本功能
✅ 接口验证: 确认Step/Dir输出和中断功能
✅ 稳定性验证: 长时间运行测试

项目文件结构

TMC4361A_验证项目/
├── tmc4361a_test.h          // 测试头文件
├── tmc4361a_test.c          // 测试实现文件  
├── main_test_example.c      // 主程序示例
├── tmc4361a.h              // TMC4361A驱动头文件
├── tmc4361a.c              // TMC4361A驱动实现
└── README.md               // 使用说明文档

硬件连接验证清单

电源连接
  • 3.3V电源连接到VCC (Pin 5,26,37)
  • GND连接 (Pin 6,15,25,36)
  • 电源去耦电容 (100nF + 10μF)
SPI接口连接
STM32F103ZET6    ←→    TMC4361A-LA
=================================== 
PA5 (SPI1_SCK)   ←→    SCKIN (Pin 3)
PA6 (SPI1_MISO)  ←→    SDOIN (Pin 7)
PA7 (SPI1_MOSI)  ←→    SDIIN (Pin 4)
PA4 (SPI1_NSS)   ←→    NSCSIN (Pin 2)
控制信号连接
PC0              ←→    NRST (Pin 39)     // 复位信号
PC1              ←→    INTR (Pin 33)     // 中断信号
PC2              ←→    CLK16 (Pin 35)    // 时钟输入(可选)

⚡ 快速测试执行步骤

1. 硬件准备
# 1. 检查硬件连接
# 2. 上电前确认电源电压
# 3. 连接调试串口 (115200, 8N1)
2. 程序编译烧录
# 使用STM32CubeIDE或Keil编译项目
# 烧录到STM32F103ZET6
# 复位系统并观察串口输出
3. 测试执行
TMC4361A 硬件验证测试系统 v1.0
========================================
硬件平台: STM32F103ZET6 + TMC4361A-LA
编译时间: Jan 27 2025 10:30:00
系统时钟: 72 MHz
========================================

✅ TMC4361A驱动初始化成功

========== 测试模式选择 ==========
1. 完整测试套件 (推荐用于全面验证)
2. 快速验证 (基本功能检查)  
3. 自定义测试 (选择特定测试项)
4. 连续测试模式 (稳定性测试)
请选择测试模式 (1-4): 1

测试结果判断标准

✅ 成功标准
  • 芯片检测: 能够读取正确的芯片ID
  • SPI通信: 读写寄存器数据一致
  • 运动控制: VACTUAL寄存器反映运动状态
  • Step/Dir输出: 能够检测到步进脉冲
  • 中断功能: 能够产生和检测中断事件
❌ 失败排查
症状 可能原因 解决方案
芯片检测失败 电源、晶振、焊接 检查供电和信号完整性
SPI通信异常 信号线、时序配置 示波器检查SPI信号
运动控制失败 参数设置、驱动连接 检查运动参数和负载
中断不工作 中断配置、硬件连接 验证中断引脚和配置

详细测试报告示例

========== TMC4361A 测试报告 ==========
测试名称: TMC4361A 完整验证测试套件
总计步骤: 9
通过步骤: 9  
失败步骤: 0
总计时间: 1247 ms
成功率: 100.0%

详细结果:
[通过] 硬件连接检查 (45 ms)
[通过] 电源供电检查 (23 ms)
[通过] 复位功能测试 (112 ms)
[通过] SPI通信测试 (89 ms)
[通过] 芯片检测 (34 ms)
[通过] 寄存器访问测试 (156 ms)
[通过] 基本运动控制 (234 ms)
[通过] Step/Dir输出测试 (345 ms)
[通过] 中断功能测试 (209 ms)
========================================

========== TMC4361A 状态信息 ==========
芯片检测: 是
SPI通信: 正常
寄存器访问: 正常
运动控制: 正常
中断功能: 正常
芯片ID: 0x4361
版本号: 0x0001
=====================================

========== 结果分析 ==========
 恭喜!所有测试项目通过
✅ 硬件设计验证成功
✅ TMC4361A芯片工作正常
✅ SPI通信链路正常
✅ 基本功能验证通过

 建议后续测试:
   • 长时间运行稳定性测试
   • 极限参数测试
   • 温度循环测试
   • EMC兼容性测试
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测试流程优化建议

开发阶段测试
  1. 快速验证 → 确认基本连接
  2. 完整测试 → 全面功能验证
  3. 自定义测试 → 针对性问题排查
生产阶段测试
  1. 自动化测试 → 批量生产验证
  2. 连续测试 → 稳定性筛选
  3. 数据记录 → 质量追溯

测试记录模板

测试记录单
========================================
产品型号: _______________
测试日期: _______________  
测试工程师: _____________
硬件版本: _______________

测试项目                    结果    备注
========================================
硬件连接检查               □通过   ________
电源供电检查               □通过   ________  
SPI通信测试               □通过   ________
芯片检测                  □通过   ________
运动控制测试               □通过   ________
长时间稳定性测试            □通过   ________

总体评价: □合格 □不合格
签名: _______________


STM32F103RET6 + TMC4361A 硬件验证指南

概述

本指南适用于基于STM32F103RET6微控制器和TMC4361A运动控制器的硬件验证。TMC4361A是Trinamic公司的高性能运动控制器,支持步进电机和直流电机的精确控制。

硬件架构

主要芯片

  • 主控芯片: STM32F103RET6 (ARM Cortex-M3, 72MHz, 512KB Flash, 64KB RAM)
  • 运动控制器: TMC4361A-LA-T (高级运动控制器)

接口连接

  • SPI通信: STM32F103RET6 ↔ TMC4361A
  • 步进输出: TMC4361A → 步进电机驱动器
  • 编码器接口: 编码器 → TMC4361A
  • 电源管理: 3.3V/5V供电系统

验证测试流程

阶段1: 基础硬件验证

1.1 电源系统检查
目标: 验证电源供电正常
测试项目:
- VCC_IO (3.3V) 电压测量
- VM 电源电压测量  
- 电源纹波检查
- 电流消耗测试

验收标准:
- VCC_IO: 3.3V ± 5%
- VM: 根据设计要求
- 纹波 < 100mV
- 静态电流 < 50mA
1.2 时钟和复位验证
目标: 确认时钟和复位电路正常
测试项目:
- HSE晶振输出 (8MHz)
- PLL倍频后系统时钟 (72MHz)
- TMC4361A复位时序
- 上电复位序列

验收标准:
- 时钟频率误差 < 0.1%
- 复位时序符合datasheet要求
- 系统稳定启动
1.3 GPIO和引脚连接
目标: 验证关键信号连接
测试引脚:
- PA3: TMC4361A_RESET (输出)
- PA4: TMC4361A_CS (输出)
- PA5: SPI1_SCK (复用功能)
- PA6: SPI1_MISO (复用功能)
- PA7: SPI1_MOSI (复用功能)
- PA2: TMC4361A_INT (输入)

验收标准:
- 引脚配置正确
- 信号电平符合规格
- 无短路或开路

阶段2: SPI通信验证

2.1 SPI接口配置
SPI配置参数:
- 时钟极性: CPOL = 1 (空闲时高电平)
- 时钟相位: CPHA = 1 (第二个边沿采样)
- 数据宽度: 8- 时钟频率:4MHz (建议2.25MHz)
- 字节序: MSB优先
2.2 基础通信测试
测试步骤:
1. 读取GSTAT寄存器 (0x01)
2. 读取IFCNT寄存器 (0x02) 
3. 验证IFCNT递增
4. 读取GCONF寄存器 (0x00)

预期结果:
- 能正常读取寄存器
- IFCNT每次访问递增
- 无通信错误
2.3 寄存器读写测试
测试步骤:
1. 读取VMAX寄存器原始值
2. 写入测试值 (0x12345678)
3. 读取验证写入值
4. 恢复原始值

预期结果:
- 读写数据一致
- 无数据丢失或错误

阶段3: TMC4361A功能验证

3.1 芯片识别和状态
验证项目:
- 芯片版本读取
- 全局状态检查
- 错误标志位检查
- 接口计数器验证

关键寄存器:
- GSTAT (0x01): 全局状态
- IFCNT (0x02): 接口计数器
- GCONF (0x00): 全局配置
3.2 运动参数配置
配置参数测试:
- VMAX: 最大速度设置
- AMAX: 最大加速度设置
- DMAX: 最大减速度设置
- VSTART/VSTOP: 起始/停止速度
- RAMPMODE: 斜坡模式设置

验证方法:
- 写入配置值
- 读取验证
- 参数范围检查
3.3 运动控制测试
位置模式测试:
1. 设置RAMPMODE = 0 (位置模式)
2. 配置运动参数
3. 设置目标位置 XTARGET
4. 监控实际位置 XACTUAL
5. 验证运动完成

速度模式测试:
1. 设置RAMPMODE = 1 (速度模式)
2. 设置目标速度 VMAX
3. 监控实际速度 VACTUAL
4. 验证速度控制

阶段4: 接口和保护功能

4.1 步进输出接口
验证项目:
- STEP脉冲输出
- DIR方向信号
- EN使能信号
- 脉冲频率和时序

测试方法:
- 示波器监控输出
- 频率计数验证
- 时序参数测量
4.2 编码器接口(如果使用)
验证项目:
- A/B相信号输入
- 编码器计数
- 位置反馈
- 编码器误差检测

测试方法:
- 手动转动编码器
- 监控计数变化
- 验证方向判断
4.3 安全和保护功能
验证项目:  
- 限位开关检测
- 急停功能
- 过压/过流保护
- 温度保护

测试方法:
- 模拟限位触发
- 急停信号测试
- 电源异常模拟

使用测试套件

快速开始

1. 编译和下载
# 使用Keil MDK或STM32CubeIDE编译项目
# 通过ST-Link或J-Link下载程序到STM32F103RET6
2. 串口调试
# 连接USART1 (PA9/PA10) 到PC
# 配置终端: 115200, 8N1
# 打开串口助手观察输出
3. 执行基础测试
# 程序启动后会显示测试菜单
# 首次使用建议选择 "1. 基础连接测试"
# 根据测试结果进行问题排查

测试菜单说明

选项 功能 说明
1 基础连接测试 验证硬件连接和基础通信
2 完整功能测试 执行全部测试项目
3 硬件连接测试 检查GPIO和引脚状态
4 SPI通信测试 验证SPI接口功能
5 芯片检测测试 确认TMC4361A响应
6 寄存器访问测试 测试寄存器读写
7 运动控制测试 验证运动控制功能
8 转储寄存器状态 显示所有寄存器值
9 显示系统状态 查看当前系统状态
R 硬件复位 复位TMC4361A芯片

常见问题排查

1. SPI通信失败

现象
  • 读取寄存器返回0x00000000或0xFFFFFFFF
  • IFCNT计数器不递增
  • 串口输出"SPI通信异常"
排查步骤
1. 检查SPI引脚连接
   - PA5 (SCK) → TMC4361A SCK
   - PA6 (MISO) → TMC4361A SDO
   - PA7 (MOSI) → TMC4361A SDI
   - PA4 (CS) → TMC4361A CSN

2. 验证SPI时序
   - 示波器检查SCK信号
   - 确认CPOL=1, CPHA=1
   - 检查CS信号控制

3. 检查电源和复位
   - 确认VCC_IO供电正常
   - 检查复位信号时序
   - 验证晶振工作正常

2. 芯片检测失败

现象
  • GSTAT寄存器读取异常
  • 芯片无响应
  • 串口输出"芯片无响应"
排查步骤
1. 硬件检查
   - 确认TMC4361A焊接正确
   - 检查供电电压
   - 验证晶振或时钟输入

2. 复位序列检查
   - 确认复位引脚连接
   - 检查复位时序
   - 验证上电复位

3. SPI参数验证
   - 确认SPI模式配置
   - 检查时钟频率设置
   - 验证CS控制时序

3. 运动控制异常

现象
  • 设置目标位置无响应
  • 实际位置不更新
  • 运动参数无效
排查步骤
1. 参数配置检查
   - 验证RAMPMODE设置
   - 确认速度/加速度参数
   - 检查目标位置设置

2. 输出接口验证
   - 示波器检查STEP输出
   - 确认DIR信号正确
   - 验证使能信号状态

3. 步进驱动器连接
   - 检查到步进驱动器连接
   - 确认驱动器配置
   - 验证电机连接

4. 寄存器读写错误

现象
  • 写入值与读取值不一致
  • 某些寄存器无法写入
  • 配置参数无效
排查步骤
1. 寄存器权限检查
   - 确认寄存器是否可写
   - 检查保护位设置
   - 验证访问权限

2. 数据格式验证
   - 确认数据格式正确
   - 检查字节序
   - 验证数值范围

3. 时序要求
   - 检查寄存器访问间隔
   - 确认设置生效时间
   - 验证依赖关系

高级测试和调试

1. 示波器测试点

关键信号监控
测试点1: SPI时钟 (PA5)
- 频率: 2.25MHz
- 电平: 0V-3.3V
- 空闲电平: 高

测试点2: SPI数据 (PA6/PA7)
- 电平: 0V-3.3V
- 建立保持时间: 符合规格

测试点3: 片选信号 (PA4)
- 电平: 0V-3.3V
- 脉冲宽度: >100ns

测试点4: 复位信号 (PA3)
- 电平: 0V-3.3V
- 复位脉宽: >10ms

2. 逻辑分析仪设置

SPI协议解析
通道分配:
- CH0: SCK (PA5)
- CH1: MISO (PA6)  
- CH2: MOSI (PA7)
- CH3: CS (PA4)

触发条件:
- CS下降沿触发
- 协议解析: SPI模式3
- 数据宽度: 8

3. 电源系统测试

电流测量
测试条件:
- 空闲状态电流
- 运行状态电流
- 峰值电流测量

测量点:
- VCC_IO供电电流
- VM供电电流(如果使用)
- 总系统电流
电源纹波测试
测试设置:
- 示波器AC耦合
- 带宽限制20MHz
- 时间基准: 1μs/div

测量标准:
- 纹波幅度 < 100mV
- 无高频噪声
- 电源稳定性良好

验收标准

基础功能验收

  • 电源系统正常,电压在规格范围内
  • 时钟系统稳定,频率准确
  • GPIO配置正确,信号电平正常
  • SPI通信建立,数据传输正常
  • TMC4361A芯片检测成功,响应正常

运动控制验收

  • 寄存器读写正常,配置有效
  • 位置模式运行正常,定位准确
  • 速度模式运行正常,速度控制精确
  • 加减速曲线平滑,无异常跳跃
  • 运动参数设置有效,响应及时

接口功能验收

  • 步进输出信号正常,时序正确
  • 方向控制正确,响应及时
  • 使能控制有效,安全可靠
  • 编码器接口正常(如果使用)
  • 限位和保护功能正常

系统稳定性验收

  • 长时间运行稳定,无异常复位
  • 温度变化下性能稳定
  • 电源波动下正常工作
  • 抗干扰能力符合要求
  • 系统整体性能达到设计指标

总结

本验证指南提供了STM32F103RET6+TMC4361A硬件系统的完整测试流程。通过系统性的验证测试,可以确保硬件设计的正确性和可靠性。建议在产品开发的不同阶段都要进行相应的验证测试,及时发现和解决问题。

如需更详细的技术支持,请参考:

  • STM32F103RET6数据手册
  • TMC4361A数据手册
  • 相关应用笔记和设计指导

文档版本: v1.0
更新时间: 2025-01-27

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