A4950 + NEMA42 步进 · Nucleo-G474RE 设备整合记录¶

整理日期：2026-09-24
硬件：NUCLEO-G474RE + A4950 双路 H 桥 + 信浓 42 步进（双极 4 线）
上位机：Industrial_ui（LO-FOC-2804-2 + gimbaldll）

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1. 最终结论¶

项	结论
固件	SimpleFOC 开环步进 + Commander，兼容 gimbal（C1/C2→openloop）
串口	ST-LINK VCP (USART2 PA2/PA3) → COM14 @ 115200，行尾 \n
位置模式	绝对位置（度→rad）；目标相同则不转，属正常
Industrial_ui	可用；SPOpen=com14-gimbal，COM14 独占
不要用	无刷 FOC、整步 f/r/s 旧协议（已替换）

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2. 硬件接线¶

2.1 A4950 ↔ Nucleo¶

A4950	Nucleo-G474RE
VCC	3V3
GND	GND（与电机电源共地）
AIN1	D5
AIN2	D6
BIN1	D9
BIN2	D10
VM	外部电机电源+（常用 12V，勿接 3V3）
电源负	与 GND 相连

2.2 电机 4 线¶

电机	A4950
A 相两根	AOUT1 / AOUT2
B 相两根	BOUT1 / BOUT2

同相可对调（只影响转向）。

2.3 串口¶

• 固件走 板载 ST-LINK VCP（USART2 PA2/PA3）
• PC 上一般为 USB 串行设备 (COMxx)，本机 COM14
• 不要再映射到 UART4 PC10/PC11（除非另接 CH340）

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3. 固件¶

3.1 路径¶

用途	路径
编译烧录（推荐）	D:\pio_a4950_nema42\
同步源码	...\9-22\SimpleFOC_MS8313\src\main.cpp

关键文件：

• src\main.cpp — 固件逻辑
• platformio.ini — nucleo_g474re + SimpleFOC@2.2.3 + stlink
• .pio\build\nucleo_g474re\firmware.elf — 烧录产物

3.2 技术要点¶

1. StepperMotor(200) 开环，不是 BLDC FOC
2. StepperDriver4PWM(5,6,9,10) → A4950
3. Commander：AE1 / A2 / AC2 / AMG6…
4. 兼容 gimbaldll：C1→velocity_openloop，C2→angle_openloop
5. 速度斜坡只在速度模式生效，不覆盖角度目标
6. 默认 VOLTAGE_LIMIT=4.5V（可调）
7. 库补丁：StepDirListener.h 去掉 #define PinStatus int

3.3 编译与烧录¶

# 建议纯英文路径，避免中文路径链接失败
pio run -d D:\pio_a4950_nema42 -e nucleo_g474re -t upload

成功标志：

** Programming Finished **
** Verified OK **
** Resetting Target **
[SUCCESS]

3.4 手工验证¶

cd D:\Users\Administrator\Desktop\work\配置文件\9-22\SimpleFOC_MS8313
python python\motor_control.py COM14
# AE1 → A2 应连续转动

python python\test_gimbal_pos.py COM14 90 30
# 复刻 gimbaldll：AE1 / AC2 / A<rad> <rad_s> / AMG6

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4. Industrial_ui / gimbaldll¶

4.1 调用链¶

UI JSON SingleToPosition
  → WebSocket ws://localhost:33654
  → SPOpen "com14-gimbal" 加载 gimbaldll
  → PositionMove: AE1 → AC2 → A<rad> [<rad_s>]
  → 固件 angle_openloop

4.2 DLL 位置¶

项	路径
运行时	D:\workspace\Industrial_ui\device\gimbaldll.dll
源码	D:\Users\Administrator\Desktop\work\配置文件\9-24\

JiaheGetDllName() = gimbal，与 SPOpen 后缀一致。

4.3 串口协议（DLL 实际发出）¶

动作	命令（行尾 \n）
打开	AE1、BE1
速度	%cE1 → %cC1 → %c<rad/s>
位置（绝对）	%cE1 → %cC2 → %c<rad> 或 %c<rad> <rad_s>
停止	%cC1 → %c0
读位置	AMG6/BMG6 → angle:
读速度	AMG5/BMG5 → vel:

换算（DLL 内完成）：Distance 度→rad；Speed 度/s→rad/s；X→A，Y→B。

示例（90° / 30°/s）：

AE1
AC2
A1.570796 0.523599

4.4 JSON（exec）¶

{
  "type": 0,
  "name": "exec",
  "value": {
    "actions": [{
      "normal_data": {
        "serialport": "com14",
        "name": "SingleToPosition",
        "data": [
          { "name": "Axis", "val": "X" },
          { "name": "Distance", "val": "90" },
          { "name": "Speed", "val": "30" }
        ]
      },
      "device": { "model": "LO-FOC-2804-2", "port": "com14" }
    }]
  }
}

配置：Industrial_ui\src\json\LO-FOC-2804-2.json

• SPOpen: "-gimbal" → 前端拼成 com14-gimbal
• SPQuery: "gimbal"

4.5 打开设备¶

1. 先 SPRefrensh，再 SPOpen
2. 格式：com14-gimbal
3. 平台 WebSocket 进程需后台常驻

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5. 位置运动：点了几次没反应¶

SingleToPosition = 绝对位置，不是相对位移。

情况	结果
已在 90°，再发 Distance=90	目标未变 → 不转（正常）
0° 发 90，再发 90	第二次不转（正常）
要再转	改为 180、-90 等新绝对角，或用速度指令

开环注意：

• AMG6 的 angle 是软件虚拟角，监控在变 ≠ 轴一定在转
• AE1 后手摸应有锁力；motor_control.py 的 A2 能转则供电/接线基本正常

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6. 联调检查清单¶

• VM=12V 已接，与 Nucleo 共地
• 电机 A/B 相 → AOUT/BOUT
• 固件横幅含 open-loop + gimbal Commander
• COM14 未被 python/monitor 占用
• UI：SPRefrensh → SPOpen=com14-gimbal
• test_gimbal_pos.py COM14 90 30 能转
• UI 改不同绝对角（90→180）再点位置运动

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7. 常见问题¶

现象	处理
COM 打不开	查设备管理器实际口号
访问被拒绝	关占用 COM14 的程序
Warn: \r detected	行尾改为 \n
监控在动、轴不动	查 VM / 限压 / 接线（开环虚拟角）
第二次位置无动作	绝对目标相同；换新角度
bad rate	旧整步固件；应已是 SimpleFOC
中文路径链接失败	用 D:\pio_a4950_nema42 编译
PinStatus 编译错	库 StepDirListener.h 去掉 #define PinStatus int

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8. 文件索引¶

# 固件
D:\pio_a4950_nema42\src\main.cpp
D:\pio_a4950_nema42\platformio.ini
...\SimpleFOC_MS8313\src\main.cpp
...\SimpleFOC_MS8313\python\motor_control.py
...\SimpleFOC_MS8313\python\test_gimbal_pos.py

# 上位机
D:\workspace\Industrial_ui\src\json\LO-FOC-2804-2.json
D:\workspace\Industrial_ui\device\gimbaldll.dll
D:\Users\Administrator\Desktop\work\配置文件\9-24\   # gimbaldll 源码

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9. 演进时间线¶

1. 双轴无刷 FOC（AS5600）→ 与 42 步进不匹配
2. A4950 整步 f/r/s → 能转，与 UI 协议不通
3. 串口 UART4 → VCP USART2 → COM14 可通信
4. SimpleFOC Stepper + Commander → motor_control.py 可控
5. velocity_openloop + 限压/斜坡 → 高速丢步改善
6. C1/C2→openloop + 角度不走速度斜坡 → Industrial_ui 位置运动可用