马丹丹，张文超

（杭州电子科技大学电子信息学院，浙江 杭州 310018）

1 引言

步进电机是一种将电脉冲信号转化为相应的角位移或直线位移的机电执行元件。因其控制简便，具有精确步进、没有误差累计和便于开环控制等优点，故被广泛应用于诸多行业的自动化控制系统中作为执行部件。

许多生命科学仪器中都需要采用步进电机作为样品定位执行部件[1]。但是传统的步进电机驱动往往采用由一个MCU负责全部任务的集中管理控制模式，随着系统任务的增多，管理控制都变得繁杂了，集中控制体系就难以满足实时性、快速性及精确定位的要求。为此，本文提出基于STM32和CAN总线的“分布串行式”控制体系的设计方案，通过现场总线技术实现基于高性能MCU的集中控制及上下位机的实时通信。简化了控制系统，提高了系统的稳定性和灵活性，很好地改善了传统控制架构的缺点和不足，并实现了在细分模式下的精确定位[2]。

2 两种系统架构的比较

2.1 传统集中控制架构的特点与剖析

图1 传统集中式驱动模式架构

此模式缺点如下：

（1）系统实时性不够。在多步进电机控制系统中，随着控制节点的增多，控制信号和反馈信号将大大增加，单个MCU既要负责整个系统的协调调度，还要频繁的控制和改变各个节点的信号控制参数来控制步进电机的运行状态，造成MCU的负担过重，影响整个系统的实时性。

（2）子模块不具备智能性，独立性不好。系统的各个驱动子模块必须依赖MCU发出命令才能执行相应动作，这就占用了MCU的大量软硬件资源，使系统总性能下降。……