【外设移植】SG90舵机Ai-M61开发板

显示全部楼层 · 2024-3-28 15:36:40

本帖最后由 zlook119 于 2024-3-28 15:48 编辑

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【外设移植】SG90舵机Ai-M61开发板

一、外设介绍

产品名称：SG90 9g 塑料齿数字舵机产品净重: 9g 产品尺寸: 23*12.2*29mm 产品扭矩: 1.5kg/cm 反应速度: 0.3sec/60degree 工作电压: 4.2V-6V 使用温度: 0-55度动作死区: 10us 齿轮介质: 塑料

该舵机有三根线黑/灰色为GND，红色为VCC，橙色为信号线

SG90舵机分为180度和360度（连续旋转），本文仅仅讨论180度舵机，下图左侧为360度舵机，右侧为180度舵机。

二、舵机驱动信号分析

阅读相关资料得知，该舵机为PWM信号驱动，信号周期为20ms，既下图中T时间为20ms

下图为高电平持续时间t对应的旋转角度的关系

下面为逻辑分析仪采集的相关角度的直观数据

0度时驱动信号的图像

90度时驱动信号的图像

180度时驱动信号的图像

即，M61输出相关PWM波形到舵机信号线，舵机就会旋转相应角度。

三、移植过程

M61和舵机的连接

3V3---->红色

GPIO19---->信号线（橙色）

GND---->黑色/灰色

接下来编写程序生成指定的PWM信号，可以参考阅读，小泽哥的这篇文章

（九）零基础开发小安派-Eyes-S1【外设篇】——PWM https://bbs.ai-thinker.com/forum.php?mod=viewthread&tid=622 (出处: 物联网开发者社区-安信可论坛)

这里粘贴一下bflb_servo.c的内容

#include "bflb_mtimer.h"        //mtimer定时器头文件
#include "bflb_pwm_v2.h"        //pwm_v2头文件
#include "bflb_clock.h"         //系统时钟头文件
#include "board.h"              //开发板头文件，包装的库
#include "bflb_gpio.h"          //gpio头文件
#include "bflb_servo.h"


struct bflb_servo_attr bflb_servo_attach(uint8_t pin, uint8_t ch){

    struct bflb_device_s *pwm;     //创建LHAL外设库结构体，名称为pwm
    struct bflb_device_s *gpio;    //初始化一个结构体指针作为外设句柄
    struct bflb_servo_attr servo_attr; // 创建要返回的结构体实例

    gpio = bflb_device_get_by_name("gpio");

    bflb_gpio_init(gpio, pin, GPIO_FUNC_PWM0 | GPIO_ALTERNATE | GPIO_PULLUP | GPIO_SMT_EN | GPIO_DRV_1);
    pwm = bflb_device_get_by_name("pwm_v2_0");  //给外设接口赋名pwm_v2_0

    /* period = .XCLK / .clk_div / .period = 40MHz / 16000 / 50 = 50Hz */
    struct bflb_pwm_v2_config_s cfg = {
        .clk_source = BFLB_SYSTEM_XCLK,
        .clk_div = 160,
        .period = 5000,
    };                //设置PWM的频率，选择时钟，分频，和周期。根据上面的公式算出最终的频率。


    /*初始化PWM输出*/
    bflb_pwm_v2_init(pwm, &cfg);

    // bflb_pwm_v2_channel_positive_start 开启正向通道(CHxP)输出
    // bflb_pwm_v2_channel_negative_start开启负向通道(CHxN) 从参数内可以查询

    bflb_pwm_v2_channel_positive_start(pwm, ch);  //IO19是正向通道3
    bflb_pwm_v2_start(pwm);  //将设置好的频率开启pwm输出

    servo_attr.dev = pwm;  
    servo_attr.pin = pin;  
    servo_attr.ch = ch;  

    return servo_attr;
}


int angle_to_pwm(int angle) {  
    if (angle < SERVO_ANGLE_MIN) angle = SERVO_ANGLE_MIN;  
    if (angle > SERVO_ANGLE_MAX) angle = SERVO_ANGLE_MAX;  

    // 线性插值计算PWM值  
    int range = SERVO_ANGLE_MAX - SERVO_ANGLE_MIN;  
    int pwm_range = PWM_MAX - PWM_MIN;  
    int pwm_value = PWM_MIN + ((angle - SERVO_ANGLE_MIN) * pwm_range / range);  

    return pwm_value;  
}

// 写入伺服角度值（以度为单位）  
void bflb_servo_write(struct bflb_servo_attr *servo, int angle) {

    // 将角度转换为PWM占空比  
    int pwm_value = angle_to_pwm(angle);
    // 调用pwm修改占空比
    bflb_pwm_v2_channel_set_threshold(servo->dev, servo->ch, 0, pwm_value);
}

void bflb_servo_stop(struct bflb_servo_attr *servo){
    // 停止PWM信号发生
    bflb_pwm_v2_channel_positive_stop(servo->dev, servo->ch);
}

bflb_servo.c实现了三个函数，

struct bflb_servo_attr bflb_servo_attach(uint8_t pin, uint8_t ch);传入引脚和PWM正向通道，生成servo设备，进行后续函数的操作。 void bflb_servo_write(struct bflb_servo_attr *servo, int value);传入servo设备和角度值，使舵机旋转到指定角度 void bflb_servo_stop(struct bflb_servo_attr *servo);传入设备，停止生成PWM信号

其中PWM的通道通过查 bl616_bl618_ds_zh_cn_1.4.pdf手册获取，如图。

下面粘贴一下测试用例

#include "bflb_mtimer.h"        //mtimer定时器头文件
#include "bflb_pwm_v2.h"      //pwm_v2头文件
#include "bflb_clock.h"           //系统时钟头文件
#include "board.h"                 //开发板头文件，包装的库
#include "bflb_gpio.h"           //gpio头文件
#include "bflb_servo.h"


int main(void)
{
    // int i;
    board_init(); //板子初始化
    struct bflb_servo_attr servo = bflb_servo_attach(GPIO_PIN_19, PWM_CH3); // 舵机初始化，此处只使用了正向通道，GPIO的正向通道可以从附件中查找

    bflb_servo_write(&servo, 0); 
    bflb_mtimer_delay_ms(2000);
    bflb_servo_write(&servo, 45);
    bflb_mtimer_delay_ms(2000);
    bflb_servo_write(&servo, 90);
    bflb_mtimer_delay_ms(2000);
    bflb_servo_write(&servo, 135);
    bflb_mtimer_delay_ms(2000);
    bflb_servo_write(&servo, 180);
    bflb_mtimer_delay_ms(2000);
    bflb_servo_stop(&servo);

    while (0) {
        // bflb_servo_write(&servo, 0);
        // bflb_mtimer_delay_ms(2000);
        // bflb_servo_write(&servo, 45);
        // bflb_mtimer_delay_ms(2000);
        // bflb_servo_write(&servo, 90);
        // bflb_mtimer_delay_ms(2000);
        // bflb_servo_write(&servo, 135);
        // bflb_mtimer_delay_ms(2000);
        // bflb_servo_write(&servo, 180);
        // bflb_mtimer_delay_ms(2000);
    }
}

测试的相关视频