wire_controlsystem/RK1106/stepper_motor.py

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
"""
# @Time    : 2026/1/4 19:13
# @Author  : reenrr
# @File    : stepper_motor_test1.py
# @Desc    : 线条厂控制步进电机测试    应该不会丢步
"""
import time

from periphery import GPIO

# ------------参数配置-------------
# 1. 脉冲（PUL）引脚配置 → GPIO32
PUL_Pin = 32

# 2. 方向（DIR）引脚配置 → GPIO33
DIR_Pin = 33

# 3. 驱动器参数（根据拨码调整，默认不变）
PULSES_PER_ROUND = 400  # 每圈脉冲数（SW5~SW8拨码，默认400）
PULSE_FREQUENCY = 2500  # 脉冲频率（Hz，新手建议500~2000，最大200KHz）


class StepperMotor:
    """新力川MA860H驱动器步进电机控制类"""
    def __init__(self,
                 pul_pin: int = PUL_Pin,
                 dir_pin: int = DIR_Pin,
                 pulses_per_round: int = PULSES_PER_ROUND,
                 clockwise_level: bool = True,
                 counter_clockwise_level: bool = False):
        """
        初始化步进电机控制器
        :param pul_pin: 脉冲引脚
        :param dir_pin: 方向引脚
        :param pulses_per_round: 每圈脉冲数（SW5~SW8拨码，默认400）
        :param clockwise_level: 顺时针对应的DIR电平
        :param counter_clockwise_level: 逆时针对应的DIR电平
        """
        # 硬件配置参数
        self.pul_pin = pul_pin
        self.dir_pin = dir_pin

        # 驱动器参数
        self.pulses_per_round = pulses_per_round
        self.clockwise_level = clockwise_level
        self.counter_clockwise_level = counter_clockwise_level

        # GPIO对象初始化
        self.pul_gpio = None
        self.dir_gpio = None

        # 初始化GPIO
        self._init_gpio()

    def _init_gpio(self):
        """初始化PUL和DIR引脚（内部方法）"""
        try:
            # 初始化脉冲引脚（输出模式）
            self.pul_gpio = GPIO(self.pul_pin, "out")
            # 初始化方向引脚（输出模式）
            self.dir_gpio = GPIO(self.dir_pin, "out")

            # 初始电平置低（避免电机误动作）
            self.pul_gpio.write(False)
            self.dir_gpio.write(False)

            print(f"✅ PUL引脚初始化完成：{self.pul_pin} 引脚")
            print(f"✅ DIR引脚初始化完成：{self.dir_pin} 引脚")

        except PermissionError:
            raise RuntimeError("权限不足！请用sudo运行程序（sudo python xxx.py）")
        except Exception as e:
            raise RuntimeError(f"GPIO初始化失败：{str(e)}") from e

    def _validate_params(self, rounds: float, direction: int) -> bool:
        if rounds <= 0:
            print("圈数必须为正数")
            return False
        if direction not in (0, 1):
            print("方向必须为0（逆时针）或1（顺时针）")
            return False
        return True

    def rotate(self, pulse_frequency: int, rounds: float, direction: int):
        """
        控制电机旋转（支持正反转）
        :param pulse_frequency: 脉冲频率（hz)
        :param rounds: 旋转圈数（可小数，如0.5=半圈）
        :param direction: 方向（1=顺时针，0=逆时针）
        """
        # 参数验证
        if not self._validate_params(rounds, direction):
            return

        # 设置旋转方向（DIR电平）
        if direction == 1:  # 顺时针
            self.dir_gpio.write(self.clockwise_level)
            print(f"\n=== 顺时针旋转 {rounds} 圈 ===")
        else:  # 逆时针
            self.dir_gpio.write(self.counter_clockwise_level)
            print(f"\n=== 逆时针旋转 {rounds} 圈 ===")

        # 计算总脉冲数和时序（精准控制，避免丢步）
        total_pulses = int(rounds * self.pulses_per_round)
        pulse_period = 1.0 / pulse_frequency  # 脉冲周期（秒）
        half_period = pulse_period / 2  # 占空比50%（MA860H最优）

        print(f"总脉冲数：{total_pulses} | 频率：{pulse_frequency}Hz | 周期：{pulse_period * 1000:.2f}ms")
        start_time = time.perf_counter()  # 高精度计时（避免丢步）

        # 发送脉冲序列（核心：占空比50%的方波）
        for _ in range(total_pulses):
            # 高电平
            self.pul_gpio.write(True)
            # 精准延时（比time.sleep稳定，适配高频脉冲）
            while time.perf_counter() - start_time < half_period:
                pass
            # 低电平
            self.pul_gpio.write(False)
            # 更新下一个脉冲的起始时间
            start_time += pulse_period

        print("✅ 旋转完成")

    def stop(self):
        """紧急停止（置低脉冲引脚）"""
        if self.pul_gpio:
            self.pul_gpio.write(False)
        print("🛑 电机已停止")

    def close(self):
        """释放GPIO资源"""
        # 安全释放GPIO资源（关键：避免引脚电平残留）
        if self.pul_gpio:
            self.pul_gpio.write(False)  # 脉冲引脚置低
            self.pul_gpio.close()
            print("\n✅ PUL引脚已关闭（电平置低）")

        if self.dir_gpio:
            self.dir_gpio.write(False)  # 方向引脚置低
            self.dir_gpio.close()
            print("✅ DIR引脚已关闭（电平置低）")

        # 重置GPIO对象
        self.pul_gpio = None
        self.dir_gpio = None

    def __del__(self):
        """析构函数：确保资源释放"""
        self.close()

# ------全局实例-------
GLOBAL_MOTOR = StepperMotor()

# -------对外接口----------
def motor_start(speed: int, cycle: float, direction: int):
    """
    开启电机，用于断电时电机恢复到起始位置
    :param speed: 脉冲频率（hz)
    :param cycle: 旋转圈数
    :param direction: 0=负向（逆时针），1=正向（顺时针）
    """
    try:
        print("\n=== 启动步进电机 ===")

        GLOBAL_MOTOR.rotate(pulse_frequency=speed, rounds=cycle, direction=direction)
        time.sleep(5)  # 暂停5秒

    except ImportError:
        print("\n❌ 缺少依赖：请安装python-periphery")
        print("命令：pip install python-periphery")
    except Exception as e:
        print(f"\n❌ 程序异常：{str(e)}")

def motor_stop():
    """紧急停止（仅停止脉冲，保留实例）"""
    try:
        if GLOBAL_MOTOR:
            GLOBAL_MOTOR.stop()
    except Exception as e:
        print("停止失败:{e}")

def align_wire(speed: int, cycle: float):
    """
    使线条对齐
    :param speed: 脉冲频率（hz)
    :param cycle: 旋转圈数
    """
    try:
        print("\n=== 启动线条对齐 ===")

        # 靠近电机方向  逆时针
        GLOBAL_MOTOR.rotate(pulse_frequency=speed, rounds=cycle, direction=0)
        time.sleep(5)  # 暂停5秒
        # 远离电机方向  顺时针
        GLOBAL_MOTOR.rotate(pulse_frequency=speed,rounds=10.0, direction=1)
        time.sleep(5)  # 暂停5秒

    except ImportError:
        print("\n❌ 缺少依赖：请安装python-periphery")
        print("命令：pip install python-periphery")
    except Exception as e:
        print(f"\n❌ 程序异常：{str(e)}")

def cleanup():
    """程序退出时统一清理"""
    if GLOBAL_MOTOR:
        GLOBAL_MOTOR.close()


if __name__ == '__main__':
    motor_start(2500, 10.0, 1)