【樹莓派+.NET MF打造視頻監控智能車】控制篇(.NET MF)

時間 2019-11-20

標籤樹莓打造視頻監控智能控制简体版

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在上一篇《遙控篇》文章中，咱們介紹了Sony PS2手柄信號的採集和編程，經過簡單的封裝，以事件的方式向咱們提供按鍵信息。本篇文章主要介紹.NET Micro Framework系統接受到按鍵信息後，如何驅動小車馬達和控制機械手的。html

不管是驅動小車馬達仍是控制機械手，都是經過輸出PWM來控制的，只是控制PWM輸出的方式有些不一樣而已，咱們先介紹一下小車馬達的控制。編程

因爲驅動馬達須要相對比較大的電流，因此主芯片的IO是沒法直接驅動的，中間須要鏈接一個驅動器。也就是說主芯片輸出PWM控制驅動器，由驅動器輸出大電流來驅動馬達。函數

通常狀況下一個驅動器能夠驅動兩路馬達，而驅動一個馬達通常須要兩路信號，經過控制兩路PWM的輸出，來控制馬達的轉速和方向。咱們這款小車選用的是一個帶光電隔離，高功率的一個驅動器，一路馬達，須要三路IO控制，其中2路是控制方向，一路輸出PWM控制小車的轉速。測試

一個驅動器模塊，須要4個GPIO（控制方向）2路PWM，加上一路3V3和GND，共8路，咱們採用標準.NET Gadgeteer接口進行鏈接（10個pin：1個3V3,1個5V，1個GND，7個GPIO通道），能夠直接插入凌霄開發板上的兩個.NET Gadgeteer接口上，接線顯的簡單直接（上圖所示的兩個扁平電纜就是）。ui

機械手控制就更爲容易了，一個舵機三根線，電源（5V），地和信號線（PWM），三個舵機，一共須要3路PWM輸出控制。注意電源也須要特別提供。PWM由凌霄開發板IO直接輸出。spa

下面介紹一下.NET Micro Framework的PWM接口函數類。.net

public class PWM : IDisposable

    {

        public PWM(Cpu.PWMChannel channel, double frequency_Hz, double dutyCycle, bool invert);

        public PWM(Cpu.PWMChannel channel, uint period, uint duration, PWM.ScaleFactor scale, bool invert);

 

        public uint Duration { get; set; }

        public double DutyCycle { get; set; }

        public double Frequency { get; set; }

        public uint Period { get; set; }

     

        public void Start();

       public void Stop();

      

      //… 省略一些非主要函數

   }

兩個構造函數，分別介紹一下。設計

PWM(Cpu.PWMChannel channel, double frequency_Hz, double dutyCycle, bool invert);調試

channel – 通道，不一樣的系統，支持的通道個數不一樣，好比凌霄系統支持16路，應該算比較多的。code

frequency_Hz – 頻率，單位是Hz，發出脈衝的頻率值。

dutyCycle – 佔空比，一個0~1之間的數，表示一個週期中，高電平持續時間和整個週期的比值。

Invert – 信號翻轉，高低電平翻轉切換，通常底層都沒有處理該參數，因此通常設置爲false。

public PWM(Cpu.PWMChannel channel, uint period, uint duration, PWM.ScaleFactor scale, bool invert);

channel – 通道。

period – 週期。單位和scale的選項一致。

duration – 高電平持續時間，單位和週期一致。

scale – 週期的時間單位，能夠是毫秒、微秒、納秒，建議選擇微秒。

Invert – 信號翻轉。

第一個構造函數，通常控制馬達用，參數設置顯的比較直觀。頻率能夠是1K~250KHz（建議10K左右）,經過設置佔空比的大小（0就是中止，1就是全速），來進行調速。

第二個構造函數，適合控制舵機用，舵機典型的控制曲線以下：

F就是所謂的週期了，若是咱們設置scale爲微秒，則能夠直接設置爲20000，所謂的脈寬就是duration的值，你能夠設置爲1000~2000之間（不一樣舵機，這個區域的值會有不一樣，請根據實際進行調整）。

有了以上的介紹，咱們就能夠很容易地完成馬達驅動和舵機控制了。

A.驅動馬達

馬達驅動控制參數定義：

 static PWM[] motor_pwm = new PWM[4];

    static double[] frequency = new double[] { 10000, 10000, 10000, 10000 };        

    static double[] dutyCycle = new double[] { 0, 0, 0, 0};                         

    static bool[] states1 = new bool[] { true, false, true, false, true, false, true, false };

    static bool[] states2 = new bool[] { false, true, false, true, false, true, false, true };

    static OutputPort[] In = new OutputPort[8];

馬達驅動初始化：

  //初始化馬達控制

    //方向IO

    Cpu.Pin[] pins = new Cpu.Pin[] { Mainboard.Gadgeteer.Socket2.Pin4, Mainboard.Gadgeteer.Socket2.Pin5, Mainboard.Gadgeteer.Socket2.Pin6, Mainboard.Gadgeteer.Socket2.Pin7,

                                        Mainboard.Gadgeteer.Socket1.Pin4, Mainboard.Gadgeteer.Socket1.Pin5, Mainboard.Gadgeteer.Socket1.Pin6, Mainboard.Gadgeteer.Socket1.Pin7};           

    for (int i = 0; i < In.Length; i++)

    {

        In[i] = new OutputPort(pins[i], false);

    }

    //馬達速度PWM輸出

    Cpu.PWMChannel[] motor_chanels = new Cpu.PWMChannel[] { Mainboard.PWM.Channel13, Mainboard.PWM.Channel14, Mainboard.PWM.Channel2, Mainboard.PWM.Channel3 };

    for (int i = 0; i < motor_pwm.Length; i++)

    {

        motor_pwm[i] = new PWM(motor_chanels[i], frequency[i], dutyCycle[i], false);

        motor_pwm[i].Start();

    }

馬達控制：

在Sony PS2的事件代碼中，咱們填寫以下代碼：

static void ps2_Click(object sender, PS2.ButtonArgs e)

    {

if(e.key == PS2.Key.RRocker)

        {

            PS2 ps2 = (PS2)sender;

            PS2.ButtonArgs button = ps2.GetButton(PS2.Key.L2);

            if (button.state == 1) //L2按下

            {

                byte[] buffer = new byte[] { 0xAA, (byte)e.x, (byte)e.y, 0x55 };

                piPort.Write(buffer, 0, 4);

                piPort.Flush();

 

                //左右旋轉

                steering_pwm[3].Duration = (UInt32)(durations[3] + (128 - e.x) * 5);

                //上下旋轉

                steering_pwm[4].Duration = (UInt32)(durations[4] + (128 - e.y) * 5);

 

            }

            Else  //L2擡起

            {

                //小車運動

                UInt32[] values = new UInt32[4];

                UInt32 x = (UInt32)(System.Math.Abs(e.x - 128));

                UInt32 y = (UInt32)(System.Math.Abs(e.y - 128));

                for (int i = 0; i < values.Length; i++) values[i] = y;

 

                if (e.y < 128)

                {

                    //前進

                    for (int i = 0; i < In.Length; i++) In[i].Write(states2[i]);

                    //拐彎

                    if (x > 30)

                    {

                        if (e.x < 128)

                        {

                            values[2] = x;

                            values[3] = x;

                        }

                        else

                        {

                            values[0] = x;

                            values[1] = x;

                        }

                    }

                }

                else

                {

                    //後退

                    for (int i = 0; i < In.Length; i++) In[i].Write(states1[i]);

                    //拐彎

                    if (x > 30)

                    {

                        if (e.x < 128)

                        {

                            values[0] = x;

                            values[1] = x;

                        }

                        else

                        {

                            values[2] = x;

                            values[3] = x;

                        }

                    }

                }

                //設置佔空比

                for (int i = 0; i < motor_pwm.Length; i++) motor_pwm[i].DutyCycle = (values[i] / 128.0);

            }

        }

    }

B、驅動舵機

舵機參數定義：

static PWM[] steering_pwm = new PWM[5];

    static UInt32[] periods = new UInt32[] { 20000, 20000, 20000, 20000, 20000 };//週期        static UInt32[] durations = new UInt32[] { 1390, 1500, 1390, 1550, 1420 };   //脈寬

舵機初始化：

Cpu.PWMChannel[] steering_chanels = new Cpu.PWMChannel[] { Mainboard.PWM.Channel8, Mainboard.PWM.Channel9, Mainboard.PWM.Channel6, Mainboard.PWM.Channel0, Mainboard.PWM.Channel4 };

    for (int i = 0; i < steering_pwm.Length; i++)

    {

        steering_pwm[i] = new PWM(steering_chanels[i], periods[i], durations[i], PWM.ScaleFactor.Microseconds, false);

        steering_pwm[i].Start();

    }

舵機控制：

static void ps2_Click(object sender, PS2.ButtonArgs e)

    {

       if (e.key == PS2.Key.LRocker) //左搖桿事件

        {

            //控制機械臂左右旋轉

            steering_pwm[0].Duration = (UInt32)(durations[0] + (128 - e.x) * 5);

            //控制機械臂上下旋轉

            steering_pwm[1].Duration = (UInt32)(durations[1] + (128 - e.y) * 5);

        }

        else if (e.key == PS2.Key.R2)  //按下右R2鍵

        {

            //打開鉗子

            value += 10; if (value > 255) value = 255;

            steering_pwm[2].Duration = (UInt32)(durations[2] + (value - 128) * 5);

        }

        else if (e.key == PS2.Key.R1)  //按下右R1鍵

        {  

            //閉合鉗子

            value -= 10;if (value < 0) value = 0;

            steering_pwm[2].Duration = (UInt32)(durations[2] + (value - 128) * 5);

        }

     }