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30 分钟

使用PCA9685伺服驱动器和STM32F031K6实现量身定制的控制

您的控制,您的方式:适应任何任务的PWM伺服驱动器

Servo Click with Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

已发布 10月 01, 2024

点击板

Servo Click

开发板

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F031K6

我们的 PWM 伺服驱动器提供两全其美的功能——吸收 25mA 以实现强力控制,并提供高达 10mA 的电流以实现精细、精确的运动,确保您的应用满足每一个需求。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Servo Click 基于 PCA9685,这是一款集成的 12 位 16 通道 PWM 驱动器,可配置为每通道吸收 25mA 或驱动每通道高达 10mA 的电流,由 NXP 提供。每个通道的占空比可以独立设置,从 0% 到 100%。提供 16 个独立通道,每个通道都有自己的 PWM 占空比和电流感应能力,这款 Click board™ 是一个强大的伺服控制器,特别适用于需要轻松控制多个伺服的情况。控制 PWM 信号的频率可以从 24Hz 编程到 1526Hz。伺服可以连接到此 Click board™ 上的任意一个十六个引脚。输出信号频率由预分频器值决定,该值写入适当的寄存器。输出通道可以设置为开漏或推挽配置。在第一种情况下,它们可以从最高 5V 电源吸收高达 25mA 的电流,而在第二种情况下,它们可以驱动高达 10mA 的电

流或吸收高达 25mA 的电流。此 Click board™ 还具有一个精确的 16 位 A/D 转换器,即 Analog Devices 的 LTC2497,用于采样每个 16 个通道上的分流电阻电压降,从而反馈伺服电流消耗。ADC 使用由 Analog Devices 的板载参考电压稳压器 MAX6106 提供的 2.048V 精确参考电压。ADC 的极低噪声与低参考电压相结合,允许准确转换跨越分流电阻的小电压降。Servo Click 使用标准 I2C 2 线接口与 MCU 通信,在标准模式下频率高达 100kHz,在快速模式下为 400 kHz,在快速加模式下为 1MHz。Click board™ 底部有两个更多的 SMD 跳线,分别标记为 PWM 和 ADC,允许为两个板载 IC 选择 I2C 地址。它还具有一个外部连接器,可以为负载较重的伺服提供更多电力。这就

是为什么标记为 VCC MOT 的 SMD 跳线应位于 EXT 位置。在这种情况下,可以使用提供更多电流的外部电源。PCA9685 还提供一个输出使能引脚,该引脚连接到 mikroBUS™ CS 引脚,标记为 OE。此引脚上的低电平逻辑电平将所有输出设置为预定义的逻辑状态,关闭 PWM 发生器。根据伺服型号,这可能会使伺服保持固定位置或完全关闭。此 Click board™ 可以使用通过 VCC SEL 跳线选择的 3.3V 或 5V 逻辑电压电平运行。这样,3.3V 和 5V 的 MCU 都可以正确使用通信线路。此外,此 Click board™ 配备了一个库,包含易于使用的函数和示例代码,可用作进一步开发的参考。

Servo Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo 32开发板搭载STM32F031K6 MCU,提供了一种经济且灵活的平台,适用于使用32引脚封装的STM32微控制器进行实验。该开发板具有Arduino™ Nano连接性,便于通过专用扩展板进行功能扩展,并且支持mbed,使其能够无缝集成在线资源。板载集成

ST-LINK/V2-1调试器/编程器,支持通过USB重新枚举,提供三种接口:虚拟串口(Virtual Com port)、大容量存储和调试端口。该开发板的电源供应灵活,可通过USB VBUS或外部电源供电。此外,还配备了三个LED指示灯(LD1用于USB通信,LD2用于电源

指示,LD3为用户可控LED)和一个复位按钮。STM32 Nucleo-32开发板支持多种集成开发环境(IDEs),如IAR™、Keil®和基于GCC的IDE(如AC6 SW4STM32),使其成为开发人员的多功能工具。

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

32

RAM (字节)

4096

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-32是扩展您的开发板功能的理想选择,专为STM32 Nucleo-32引脚布局设计。Click Shield for Nucleo-32提供了两个mikroBUS™插座,可以添加来自我们不断增长的Click板™系列中的任何功能。从传感器和WiFi收发器到电机控制和音频放大器,我们应有尽有。Click Shield for Nucleo-32与STM32 Nucleo-32开发板兼容,为用户提供了一种经济且灵活的方式,使用任何STM32微控制器快速创建原型,并尝试各种性能、功耗和功能的组合。STM32 Nucleo-32开发板无需任何独立的探针,因为它集成了ST-LINK/V2-1调试器/编程器,并随附STM32全面的软件HAL库和各种打包的软件示例。这个开发平台为用户提供了一种简便且通用的方式,将STM32 Nucleo-32兼容开发板与他们喜欢的Click板™结合,应用于即将开展的项目中。

Click Shield for Nucleo-32 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
Output Enable
PA4
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB6
SCL
I2C Data
PB7
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Servo Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-144 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-144 front image hardware assembly
Nucleo 144 with STM32L4A6ZG MCU front image hardware assembly
Stepper 22 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Stepper 22 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product8 hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
STM32 M4 Clicker HA MCU/Select Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

此库包含 Servo Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • servo_set_vref - 设置 Servo Click 的 Vref

  • servo_set_position - 设置位置

  • servo_get_current - 读取 Servo Click 电机的当前消耗值

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * \file 
 * \brief Servo Click example
 * 
 * # Description
 * This app shows how the servo motor can be controled by the Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes device.
 * 
 * ## Application Task  
 * The servo motor at CH1 rotate in clockwise and counter clockwise directions.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "servo.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static servo_t servo;
static log_t logger;
static int16_t cnt;

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    servo_cfg_t cfg;

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, "---- Application Init ----" );

    //  Click initialization.

    servo_cfg_setup( &cfg );
    SERVO_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    servo_init( &servo, &cfg );
    
    servo_default_cfg( &servo );
}

void application_task ( void )
{
    log_printf( &logger, "<<< Counter clockwise >>>\r\n" );
    Delay_1sec( );
    
    for ( cnt = servo.min_pos; cnt <= servo.max_pos; cnt++ )
    {
        servo_set_position( &servo, SERVO_MOTOR_1, cnt );
        log_printf( &logger, "Position : %u \r\n", ( uint16_t ) cnt );
        Delay_10ms( );
    }
    
    log_printf( &logger, "-----------------------------\r\n" );
    
    log_printf( &logger, "<<< Clockwise >>>\r\n" );
    Delay_1sec( );
    
    for ( cnt = servo.max_pos; cnt >= servo.min_pos; cnt-- )
    {
        servo_set_position( &servo, SERVO_MOTOR_1, cnt );
        log_printf( &logger, "Position : %u \r\n", ( uint16_t ) cnt );
        Delay_10ms( );
    }
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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