玩转X-CTR100 l STM32F4 l 舵机控制

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本文介绍X-CTR100控制器的舵机控制，X-CTR100具有16路舵机控制接口，通过定时器产生PWM控制信号，可用于航模、机械臂、机器人等制作。

原理

舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。目前，在高档遥控玩具，如飞机、潜艇模型，遥控机器人中已经得到了普遍应用。

舵机的形状和大小多到让人眼花缭乱，但大致可以如图C所示分类。最右边身材不错的是常见的标准舵机，中间两个小不点是体积最小的微型舵机，左边的魁梧的那个是体积最大的大扭力舵机。它们都是同样的三线控制，因此你可以根据需求换个大个的或小个的。

除了大小和重量，舵机还有两个主要的性能指标：扭力和转速，这两个指标由齿轮组和电机所决定。扭力，通俗讲就是舵机有多大的劲儿。在5V的电压下，标准舵机的扭力是5.5千克/厘米（75盎司/英寸），转速很容易理解，就是指从一个位置转到另一个位置要多长时间。在5V电压下，舵机标准转度是0.2秒移动60度。总之，和我们人一样，舵机的个子越大，转的就越慢但也越有劲儿。

舵机有一个三线的接口。黑色（或棕色）的线是接地线，红线接+5V电压，黄线（或是白色或橙色）接控制信号端。

舵机的控制信号周期为20ms的脉宽调制（PWM）信号，其中脉冲宽度从0.5-2.5ms，相对应的舵盘位置为0－180度，呈线性变化。即提供一定的脉宽，它的输出轴就会保持一定对应角度上，无论外界转矩怎么改变，直到给它提供一个另外宽度的脉冲信号，它才会改变输出角度到新的对应位置。舵机控制脉冲宽度与转角关系如下图。

例程

控制16路舵机30度、90度、150度间隔运动。。

硬件说明

硬件资源：

• 串口UART1
• R扩展接口（16个扩展接口都可以接舵机）
• 舵机若干（需自备）
  

硬件连接：

软件生态

X-SOFT软件生态，X-API扩展文件如下。

ax_servo.c——X-CTR100 舵机控制源文件

ax_servo.h——X-CTR100 舵机控制头文件

接口函数

void AX_SERVO_TIM2_AB_Init(void); //舵机AB接口初始化

void AX_SERVO_TIM2_A_SetAngle(uint16_t angle); //舵机A控制

void AX_SERVO_TIM2_B_SetAngle(uint16_t angle); //舵机B控制

 

void AX_SERVO_TIM5_CD_Init(void); //舵机CD接口初始化

void AX_SERVO_TIM5_C_SetAngle(uint16_t angle); //舵机C控制

void AX_SERVO_TIM5_D_SetAngle(uint16_t angle); //舵机D控制

 

void AX_SERVO_TIM3_EFGH_Init(void); //舵机EFGH接口初始化

void AX_SERVO_TIM3_E_SetAngle(uint16_t angle); //舵机E控制

void AX_SERVO_TIM3_F_SetAngle(uint16_t angle); //舵机F控制

void AX_SERVO_TIM3_G_SetAngle(uint16_t angle); //舵机G控制

void AX_SERVO_TIM3_H_SetAngle(uint16_t angle); //舵机H控制

 

void AX_SERVO_TIM4_IJKL_Init(void); //舵机IJKL接口初始化

void AX_SERVO_TIM4_I_SetAngle(uint16_t angle); //舵机I控制

void AX_SERVO_TIM4_J_SetAngle(uint16_t angle); //舵机J控制

void AX_SERVO_TIM4_K_SetAngle(uint16_t angle); //舵机K控制

void AX_SERVO_TIM4_L_SetAngle(uint16_t angle); //舵机L控制

 

void AX_SERVO_TIM1_MNOP_Init(void); //舵机MNOP接口初始化

void AX_SERVO_TIM1_M_SetAngle(uint16_t angle); //舵机M控制

void AX_SERVO_TIM1_N_SetAngle(uint16_t angle); //舵机N控制

void AX_SERVO_TIM1_O_SetAngle(uint16_t angle); //舵机O控制

void AX_SERVO_TIM1_P_SetAngle(uint16_t angle); //舵机P控制

软件说明

函数AX_SERVO_TIMX_XX_Init()完成舵机控制定时器和IO的初始化，TIMX为对应的定时器，XX为初始化所包含的舵机接口，例如AX_SERVO_TIM3_EFGH_Init()初始化定时器TIM3，包含的接口为EFGH。while循环中通过AX_SERVO_TIMX_X_SetAngle()设置舵机的旋转角度，实现16路舵机30°、90°、150°间隔运动。主程序代码如下。

int main(void)

{

    //X-CTR100初始化

    AX_Init(115200);

    printf("***X-CTR100 舵机控制例程***\r\n\r\n");

 

    //模块初始化及配置

    AX_SERVO_TIM2_AB_Init();

    AX_SERVO_TIM5_CD_Init();

    AX_SERVO_TIM3_EFGH_Init();

    AX_SERVO_TIM4_IJKL_Init();

    AX_SERVO_TIM1_MNOP_Init();

 

    //X-API测试：16路舵机控制测试    

    printf("*16路舵机控制测试\r\n");

 

    while (1)

    {

        printf("*30度...... \r\n");

        AX_SERVO_TIM2_A_SetAngle(300);

        AX_SERVO_TIM2_B_SetAngle(300);

        AX_SERVO_TIM5_C_SetAngle(300);

        AX_SERVO_TIM5_D_SetAngle(300);

        AX_SERVO_TIM3_E_SetAngle(300);

        AX_SERVO_TIM3_F_SetAngle(300);

        AX_SERVO_TIM3_G_SetAngle(300);

        AX_SERVO_TIM3_H_SetAngle(300);

        AX_SERVO_TIM4_I_SetAngle(300);

        AX_SERVO_TIM4_J_SetAngle(300);

        AX_SERVO_TIM4_K_SetAngle(300);

        AX_SERVO_TIM4_L_SetAngle(300);

        AX_SERVO_TIM1_M_SetAngle(300);

        AX_SERVO_TIM1_N_SetAngle(300);

        AX_SERVO_TIM1_O_SetAngle(300);

        AX_SERVO_TIM1_P_SetAngle(300);

        AX_Delayms(1000);

 

        printf("*90度...... \r\n");

        AX_SERVO_TIM2_A_SetAngle(900);

        AX_SERVO_TIM2_B_SetAngle(900);

        AX_SERVO_TIM5_C_SetAngle(900);

        AX_SERVO_TIM5_D_SetAngle(900);

        AX_SERVO_TIM3_E_SetAngle(900);

        AX_SERVO_TIM3_F_SetAngle(900);

        AX_SERVO_TIM3_G_SetAngle(900);

        AX_SERVO_TIM3_H_SetAngle(900);

        AX_SERVO_TIM4_I_SetAngle(900);

        AX_SERVO_TIM4_J_SetAngle(900);

        AX_SERVO_TIM4_K_SetAngle(900);

        AX_SERVO_TIM4_L_SetAngle(900);

        AX_SERVO_TIM1_M_SetAngle(900);

        AX_SERVO_TIM1_N_SetAngle(900);

        AX_SERVO_TIM1_O_SetAngle(900);

        AX_SERVO_TIM1_P_SetAngle(900);

        AX_Delayms(1000);

 

        printf("*150度...... \r\n");

        AX_SERVO_TIM2_A_SetAngle(1500);

        AX_SERVO_TIM2_B_SetAngle(1500);

        AX_SERVO_TIM5_C_SetAngle(1500);

        AX_SERVO_TIM5_D_SetAngle(1500);

        AX_SERVO_TIM3_E_SetAngle(1500);

        AX_SERVO_TIM3_F_SetAngle(1500);

        AX_SERVO_TIM3_G_SetAngle(1500);

        AX_SERVO_TIM3_H_SetAngle(1500);

        AX_SERVO_TIM4_I_SetAngle(1500);

        AX_SERVO_TIM4_J_SetAngle(1500);

        AX_SERVO_TIM4_K_SetAngle(1500);

        AX_SERVO_TIM4_L_SetAngle(1500);

        AX_SERVO_TIM1_M_SetAngle(1500);

        AX_SERVO_TIM1_N_SetAngle(1500);

        AX_SERVO_TIM1_O_SetAngle(1500);

        AX_SERVO_TIM1_P_SetAngle(1500);

        AX_Delayms(1000);

    }

}

实现效果

可在16路舵机接口中任意一路插入舵机，舵机即可循环30°、90°、150°运动，接口顺序如下图，使用时注意电源供电能力及舵机的功率，一般电脑USB供电（500mA）可为1路GS90舵机提供电源，如果插入多路舵机，或舵机负载扭矩大，也可通过VIN-5V接口供电。

参考

https://m.guokr.com/article/5292/#weixin.qq.com