Module for Stepper Motors
MODULE
TMCM-3213 CoE Firmware Manual
Firmware Version V1.01 | Document Revision V1.02 • 2016-NOV-29
The TMCM-3213 is a three axes controller/driver module for 2-phase bipolar stepper motors with
separate differential encoder and separate home and stop switch inputs for each axis. Dynamic
current control, and quiet, smooth and e cient operation are combined with stealthChop™, dc-
Step™, stallGuard™ and coolStep™ features. The module offers four analog or digital inputs as well
as four digital outputs in combination with a break chopper unit.
Features
•
•
•
•
•
•
•
3-Axes Stepper Motor Control
CoE CiA-402 Drive Pro le
Encoder Support
coolStep™
dcStep™
stallGuard2™
stealthChop™
Applications
• Lab-Automation
• Semiconductor Handling
• Manufacturing
• Robotics
• Factory Automation
• CNC
• Laboratory Automation
Simpli ed Block Diagram
TMCM-3213
DC
EEPROM
I2C
USB
17..53V
DC
3x
TMC2130
MOSFET
Driver
Stage
µC
Inputs
Outputs
SPI
PHY
E
+5V
+5V
+5V
(ARM)
SPI
HOME, REFL, REFR
EtherCAT
TM
PHY
TMC8460
(EtherCAT
slave
controller)
A/B/N Encoder
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TMCM-3213 CoE Firmware Manual • Firmware Version V1.01 | Document Revision V1.02 • 2016-NOV-29
2 / 100
Contents
1 Preface
1.1 General Features of this CoE Implementation
. . .
1.2 Abbreviations used in this Manual
. . . . . . . . . .
1.3 Firmware Update
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4 Trinamic’s unique Features — easy to use with CoE
1.4.1 stallGuard2
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4.2 coolStep
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Communication
2.1 Reference Model
. . . . . . . . . . . . . . . .
2.2 NMT State Machine
. . . . . . . . . . . . . . .
2.3 Device Model
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4 Object Dictionary
. . . . . . . . . . . . . . . .
2.4.1 Object Indices on Multi-Axis Modules
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14
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16
16
16
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18
18
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20
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23
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26
26
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29
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3 Communication area
3.1 Detailed object speci cations
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.1 Object 1000
h
: Device Type
. . . . . . . . . . . . . . .
3.1.2 Object 1001
h
: Error Register
. . . . . . . . . . . . . .
3.1.3 Object 1008
h
: Manufacturer Device Name
. . . . . .
3.1.4 Object 1009
h
: Manufacturer Hardware Version
. . .
3.1.5 Object 100A
h
: Manufacturer Software Version
. . . .
3.1.6 Object 1018
h
: Identity Object
. . . . . . . . . . . . . .
3.1.7 Object 1600
h
: Receive PDO Mapping Parameter
. . .
3.1.8 Objects 1A00
h
: Transmit PDO Mapping Parameter
.
3.1.9 Objects 1C00
h
: Sync Manager Communication Type
3.1.10 Objects 1C12
h
: Sync Manager 2 PDO Assignment
. .
3.1.11 Objects 1C13
h
: Sync Manager 3 PDO Assignment
. .
4 Manufacturer speci c area
4.1 Objects related to coolStep
. . . . . . . . . . . . . . .
4.2 Detailed object speci cations
. . . . . . . . . . . . . .
4.2.1 Object 2000
h
: Microstep resolution
. . . . . .
4.2.2 Object 2001
h
: Fullstep resolution
. . . . . . .
4.2.3 Object 2002
h
: Brake delay times
. . . . . . . .
4.2.4 Object 2003
h
: Maximum current
. . . . . . . .
4.2.5 Object 2004
h
: Standby current
. . . . . . . . .
4.2.6 Object 2005
h
: Limit switches
. . . . . . . . . .
4.2.7 Object 200A
h
: Enable drive delay time
. . . .
4.2.8 Object 200B
h
: Encoder parameters
. . . . . .
4.2.9 Object 200C
h
: Brake current feed
. . . . . . .
4.2.10 Object 2010
h
: Pro le Start Velocity
. . . . . . .
4.2.11 Object 2011
h
: Pro le A1
. . . . . . . . . . . . .
4.2.12 Object 2012
h
: Pro le V1
. . . . . . . . . . . . .
4.2.13 Object 2013
h
: Pro le D1
. . . . . . . . . . . . .
4.2.14 Object 2015
h
: Ramp Wait Time
. . . . . . . . .
4.2.15 Object 2089
h
: Setting Delay
. . . . . . . . . . .
4.2.16 Object 208C
h
: Velocity Dimension Index
. . .
4.2.17 Object 208E
h
: Acceleration Dimension Index
.
4.2.18 Object 2092
h
: Chopper Blank Time
. . . . . .
4.2.19 Object 2093
h
: Chopper Mode
. . . . . . . . . .
4.2.20 Object 2094
h
: Chopper Hysteresis Decrement
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TMCM-3213 CoE Firmware Manual • Firmware Version V1.01 | Document Revision V1.02 • 2016-NOV-29
3 / 100
4.2.21
4.2.22
4.2.23
4.2.24
4.2.25
4.2.26
4.2.27
4.2.28
4.2.29
4.2.30
4.2.31
4.2.32
4.2.33
4.2.34
4.2.35
4.2.36
4.2.37
4.2.38
4.2.39
4.2.40
4.2.41
4.2.42
4.2.43
4.2.44
4.2.45
4.2.46
4.2.47
4.2.48
4.2.49
4.2.50
4.2.51
4.2.52
4.2.53
4.2.54
Object 2095
h
: Chopper Hysteresis End
. . . . .
Object 2096
h
: Chopper Hysteresis Start
. . . . .
Object 2097
h
: Chopper Off Time
. . . . . . . . .
Object 2098
h
: Smart Energy Current Minimum
Object 2099
h
: Smart Energy Current Down Step
Object 209A
h
: Smart Energy Hysteresis
. . . . .
Object 209B
h
: Smart Energy Current Up Step
.
Object 209C
h
: Smart Energy Hysteresis Start
. .
Object 209D
h
: Smart Energy Filter Enable
. . . .
Object 209E
h
: stallGuard2 Threshold
. . . . . .
Object 20A1
h
: Short Protection Disable
. . . . .
Object 20A3
h
: Vsense
. . . . . . . . . . . . . . .
Object 20A4
h
: Stop on Stall
. . . . . . . . . . . .
Object 20A5
h
: Smart Energy Threshold Speed
.
Object 20B0
h
: PWM Threshold Speed
. . . . . .
Object 20B1
h
: PWM Gradient
. . . . . . . . . . .
Object 20B2
h
: PWM Amplitude
. . . . . . . . . .
Object 20B3
h
: dcStep Minimum Speed
. . . . .
Object 20B4
h
: dcStep Time
. . . . . . . . . . . .
Object 20B5
h
: dcStep stallGuard
. . . . . . . . .
Object 20B6
h
: Fullstep Threshold Speed
. . . .
Object 20B7
h
: High Speed Chopper Mode
. . .
Object 20B8
h
: High Speed Fullstep Mode
. . . .
Object 20B9
h
: Power Down Ramp
. . . . . . . .
Object 2100
h
: Home Offset Display
. . . . . . .
Object 2101
h
: Actual Load Value
. . . . . . . . .
Object 2102
h
: Driver Error Flags
. . . . . . . . .
Object 2107
h
: Microstep resolution display
. . .
Object 210B
h
: Step Counter
. . . . . . . . . . . .
Object 2121
h
: PWM Scale Value
. . . . . . . . .
Object 2122
h
: Measured Velocity
. . . . . . . . .
Object 2702
h
: Device Digital Inputs
. . . . . . .
Object 2703
h
: Device Digital Outputs
. . . . . .
Object 270E
h
: Device Analog Inputs
. . . . . . .
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40
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44
45
45
45
46
46
47
47
48
48
49
49
50
51
52
52
52
53
54
54
55
55
56
57
57
58
58
5 Pro le speci c area
5.1 Detailed object speci cations
. . . . . . . . . . . . . .
5.1.1 Object 605A
h
: Quick stop option code
. . . . .
5.1.2 Object 605B
h
: Shutdown option code
. . . . .
5.1.3 Object 605C
h
: Disable operation option code
5.1.4 Object 605D
h
: Halt option code
. . . . . . . .
5.1.5 Object 605E
h
: Fault reaction option code
. . .
5.1.6 Object 6060
h
: Modes of operation
. . . . . . .
5.1.7 Object 6061
h
: Modes of operation
. . . . . . .
5.1.8 Object 606A
h
: Sensor selection code
. . . . .
5.1.9 Object 608F
h
: Position Encoder Resolution
. .
5.1.10 Object 60FD
h
: Digital Inputs
. . . . . . . . . . .
5.1.11 Object 6502
h
: Supported Drive Modes
. . . .
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TMCM-3213 CoE Firmware Manual • Firmware Version V1.01 | Document Revision V1.02 • 2016-NOV-29
4 / 100
6 Pro le position mode
6.1 Detailed Object Speci cations
. . . . . . . . . . . . .
6.1.1 Object 6040
h
: Control Word
. . . . . . . . . .
6.1.2 Object 6041
h
: Status Word
. . . . . . . . . .
6.1.3 Object 6062
h
: Position Demand Value
. . . .
6.1.4 Object 6063
h
: Position Actual Internal Value
6.1.5 Object 6064
h
: Position Actual Value
. . . . .
6.1.6 Object 6065
h
: Following Error Window
. . .
6.1.7 Object 6067
h
: Position Window
. . . . . . . .
6.1.8 Object 6068
h
: Position Window Time
. . . .
6.1.9 Object 606C
h
: Velocity Actual Value
. . . . .
6.1.10 Object 607A
h
: Target Position
. . . . . . . . .
6.1.11 Object 607D
h
: Software Position Limit
. . . .
6.1.12 Object 6081
h
: Pro le Velocity
. . . . . . . . .
6.1.13 Object 6082
h
: End Velocity
. . . . . . . . . .
6.1.14 Object 6083
h
: Pro le Acceleration
. . . . . .
6.1.15 Object 6084
h
: Pro le Deceleration
. . . . . .
6.1.16 Object 6085
h
: Quick Stop Deceleration
. . .
6.1.17 Object 60F2
h
: Positioning Option Code
. . .
6.2 How to move a Motor in pp Mode
. . . . . . . . . .
7 Pro le velocity mode
7.1 Detailed Object Speci cations
. . . . . . . . . . . . .
7.1.1 Object 6040
h
: Control Word
. . . . . . . . . .
7.1.2 Object 6041
h
: Status Word
. . . . . . . . . .
7.1.3 Object 6062
h
: Position Demand Value
. . . .
7.1.4 Object 6063
h
: Position Actual Internal Value
7.1.5 Object 6064
h
: Position Actual Value
. . . . .
7.1.6 Object 6065
h
: Following Error Window
. . .
7.1.7 Object 606C
h
: Velocity Actual Value
. . . . .
7.1.8 Object 607D
h
: Software Position Limit
. . . .
7.1.9 Object 6083
h
: Pro le Acceleration
. . . . . .
7.1.10 Object 6085
h
: Quick Stop Deceleration
. . .
7.1.11 Object 60FF
h
: Target Velocity
. . . . . . . . .
7.2 How to move a Motor in pv Mode
. . . . . . . . . .
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60
61
62
63
64
64
65
65
66
66
67
67
68
68
69
69
69
70
71
72
72
72
73
75
75
76
76
77
77
78
78
78
79
80
81
81
82
82
82
83
83
84
85
85
86
87
88
89
89
89
90
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8 Homing mode
8.1 Homing Methods
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.1.1 Homing Method 1: Homing on negative Limit Switch and Index Pulse
.
8.1.2 Homing Method 2: Homing on positive Limit Switch and Index Pulse
.
8.1.3 Homing Method 3: Homing on positive Home Switch and Index Pulse
.
8.1.4 Homing Method 5: Homing on negative Home Switch and Index Pulse
8.1.5 Homing Method 17, 18, 19, and 21: Homing without Index Pulse
. . . .
8.1.6 Homing Method 33 and 34: Homing on next Index Pulse
. . . . . . . .
8.1.7 Homing Method 35: Current position as home position
. . . . . . . . .
8.2 Detailed Object Speci cations
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2.1 Object 6040
h
: Control Word
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2.2 Object 6041
h
: Status Word
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2.3 Object 606C
h
: Velocity Actual Value
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2.4 Object 607C
h
: Home Offset
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2.5 Object 6098
h
: Homing Method
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2.6 Object 6099
h
: Homing Speeds
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2.7 Object 609A
h
: Homing Acceleration
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2.8 Object 2100
h
: Home Offset Display
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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TMCM-3213 CoE Firmware Manual • Firmware Version V1.01 | Document Revision V1.02 • 2016-NOV-29
5 / 100
8.3 How to start a Homing in hm Mode
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
9 Emergency Messages (EMCY)
10 Figures Index
11 Tables Index
12 Supplemental Directives
12.1 Producer Information
. . . . . . . . .
12.2 Copyright
. . . . . . . . . . . . . . . . .
12.3 Trademark Designations and Symbols
12.4 Target User
. . . . . . . . . . . . . . . .
12.5 Disclaimer: Life Support Systems
. . .
12.6 Disclaimer: Intended Use
. . . . . . .
12.7 Collateral Documents & Tools
. . . . .
92
94
95
98
98
98
98
98
98
98
99
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13 Revision History
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13.1 Firmware Revision
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13.2 Document Revision
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