ステッピングモータのステップモード（フル・1/8・1/16）の違いを比較してみた

// --- ピン設定 ---
const int DIR  = 8;   // 回転方向ピン（A4988のDIRへ）
const int STEP = 9;   // ステップパルスピン（A4988のSTEPへ）
const int MS1  = 5;   // ステップモード選択 MS1
const int MS2  = 6;   // ステップモード選択 MS2
const int MS3  = 7;   // ステップモード選択 MS3

// --- パラメータ設定 ---
const int BASE_PPS = 1300;           // フルステップ時の回転速度（pps）
const int ACCEL_STEPS = 1000;        // 加速・減速に使うステップ数
const unsigned long RUN_TIME = 5000; // 定速維持時間(ms)

// --- 関数プロトタイプ ---
void setStepMode(int mode);
void runMotor(int target_pps, unsigned long run_time);

void setup() {
  pinMode(DIR, OUTPUT);
  pinMode(STEP, OUTPUT);
  pinMode(MS1, OUTPUT);
  pinMode(MS2, OUTPUT);
  pinMode(MS3, OUTPUT);

  digitalWrite(DIR, HIGH);  // 回転方向固定
  Serial.begin(115200);
  delay(500);

  Serial.println("=== Stepper Microstepping (Accel + Decel) Test ===");
}

void loop() {
  // ---- フルステップ ----
  Serial.println("\n--- FULL STEP ---");
  setStepMode(1);
  runMotor(BASE_PPS, RUN_TIME);
  delay(1000);

  // ---- クオータステップ（1/4）----
  Serial.println("\n--- QUARTER STEP (1/4) ---");
  setStepMode(4);
  runMotor(BASE_PPS * 4, RUN_TIME);
  delay(1000);

  // ---- マイクロステップ（1/16）----
  Serial.println("\n--- MICRO STEP (1/16) ---");
  setStepMode(16);
  runMotor(BASE_PPS * 16, RUN_TIME);
  delay(1000);

  Serial.println("\n=== All tests finished ===");
  while (1); // 停止
}

// --- ステップモード設定関数 ---
void setStepMode(int mode) {
  switch (mode) {
    case 1:   // フルステップ
      digitalWrite(MS1, LOW);
      digitalWrite(MS2, LOW);
      digitalWrite(MS3, LOW);
      break;
    case 2:   // ハーフ
      digitalWrite(MS1, HIGH);
      digitalWrite(MS2, LOW);
      digitalWrite(MS3, LOW);
      break;
    case 4:   // クオータ
      digitalWrite(MS1, LOW);
      digitalWrite(MS2, HIGH);
      digitalWrite(MS3, LOW);
      break;
    case 8:   // 1/8
      digitalWrite(MS1, HIGH);
      digitalWrite(MS2, HIGH);
      digitalWrite(MS3, LOW);
      break;
    case 16:  // 1/16
      digitalWrite(MS1, HIGH);
      digitalWrite(MS2, HIGH);
      digitalWrite(MS3, HIGH);
      break;
  }
  Serial.print("Step mode set to 1/");
  Serial.println(mode);
}

// --- モーター駆動関数（加速→定速→減速） ---
void runMotor(int target_pps, unsigned long run_time) {
  Serial.print("Target pps: ");
  Serial.println(target_pps);

  // --- 加速フェーズ ---
  Serial.println("Accelerating...");
  for (int i = 1; i <= ACCEL_STEPS; i++) {
    float progress = (float)i / ACCEL_STEPS;
    float current_pps = target_pps * progress;
    if (current_pps < 1) current_pps = 1;

    unsigned long pulse_delay = 1000000UL / (current_pps * 2UL);
    digitalWrite(STEP, HIGH);
    delayMicroseconds(pulse_delay);
    digitalWrite(STEP, LOW);
    delayMicroseconds(pulse_delay);
  }

  // --- 定速フェーズ ---
  Serial.println("Hold max speed...");
  unsigned long pulse_delay = 1000000UL / (target_pps * 2UL);
  unsigned long tStart = millis();
  while (millis() - tStart < run_time) {
    digitalWrite(STEP, HIGH);
    delayMicroseconds(pulse_delay);
    digitalWrite(STEP, LOW);
    delayMicroseconds(pulse_delay);
  }

  // --- 減速フェーズ ---
  Serial.println("Decelerating...");
  for (int i = ACCEL_STEPS; i >= 1; i--) {
    float progress = (float)i / ACCEL_STEPS;
    float current_pps = target_pps * progress;
    if (current_pps < 1) current_pps = 1;

    unsigned long pulse_delay = 1000000UL / (current_pps * 2UL);
    digitalWrite(STEP, HIGH);
    delayMicroseconds(pulse_delay);
    digitalWrite(STEP, LOW);
    delayMicroseconds(pulse_delay);
  }

  Serial.println("Stop.\n");
}