小车舵机控制linux软件,舵机驱动程序编写 - 基于三星S3C2410的ARM-Linux电子控制油门设计...

2.3　舵机驱动程序编写

2.3.1　使用udev来动态建立设备节点

Linux 2.6系列的内核使用udev来管理/dev目录下的设备节点。同时它也用来接替devfs及hotplug的功能，这意味着它要在添加/删除硬件时处理 /dev目录以及所有用户空间的行为，包括加载firmware时。udev依赖于sysfs输出到用户空间的所有设备信息，以及当设备添加或者删除时 /sbin/hotplug对它的通知［4］。

为了udev能够正常工作，一个设备驱动程序要做的事情是通过sysfs将驱动程序所控制设备的主设备号和次设备号导出到用户空间。udev在sysfs 中的/class/目录树中搜索名为dev的文件，这样内核通过/sbin/hotplug接口调用它的时候，就能获得分配给特定设备的主设备号和次设备号［5］。一个设备驱动程序只需要使用class_create接口为它所控制的每个设备创建该文件。

使用class_create函数创建class结构，这段代码在sysfs中的/sys/class下创建一个目录，目录中创建一个新的“pwm”的 class类以容纳通过sysfs输出的驱动程序的所有属性。其中的一个属性是dev文件条目，它由class_device_create()创建—— 它触发了用户空间udev守护进程创建/dev/pwm设备节点。代码如下所示：

staTIc struct class * pwm_class;

pwm_class = class_create(THIS_MODULE， “pwm”);

if(IS_ERR(pwm_class)){

printk(KERN_ERR “Error creaTIng pwm class.\\n”);

goto error;

}

当驱动程序发现一个设备并且已经分配了一个次设备号时，驱动程序将调用class_device_create函数：

class_device_create(pwm_class， NULL， MKDEV(device_major， 0)， NULL， “pwm”);

这段代码在/sys/class/pwm下创建一个子目录pwmN，这里N是设备的次设备号。在这个目录中创建一个文件dev，有了这个udev就可以在/dev目录下为该设备创建一个设备节点。

当设备与驱动程序脱离时，它也与分配的次设备号脱离，此时需要调用class_device_destroy(struct class *cls， dev_t devt)函数删除该设备在sysfs中的入口项：

class_device_destroy(pwm_class， MKDEV(device_major， 0))。

2.3.2　配置PWM的输出频率

先使用Linux系统提供的系统函数来获取时钟pclk：

clk_p = clk_get(NULL， “pclk”);

pclk = clk_get_rate(clk_p);

由S3C2410数据手册可知，经过预分频器和时钟分频器之后，计算定时器0的输入时钟频率为clkin=(pclk/{prescaler0+1} /divider value)；再通过16位的定时器0计数寄存器TCNTB0、和定时器0比较计数器TCMPB0(它们的值分别用tcnt和tcmp表示)分频，这样就可以从引脚Tout0处得到合适的PWM波形信号了，其周期为T=tcnt/clkin，高电平周期为Th= tcmp/clkin。

已知pclk=50.7 MHz，令

MAX=(prescale0+1)&TImes;(divider value)(1)

则有clkin=pclk/MAX；可以取tcnt=pclk/date；又因为tcnt为16位，所以tcnt≤65 535，这样可以直接消去pclk中的507；而系统需要T=20 ms的周期，先提取出系数50，即：

tcnt=pclk/(date&TImes;50)=1 014 000/date(2)

得出MAX=date≥16，prescaler0的取值范围为0～255，divider value的可取值为1、2、4、16。

要求的PWM波形周期为20 ms，正电平宽度为0.5～2.5 ms，20 ms/0.5 ms=40，所以：

tcmp=tcnt/40+(cmd-1)×tcnt/(40×N)(3)

其中tcmp和tcnt均为整数；N即为细分系数，它表示cmd加1时舵机将旋转(45/N)°；cmd是要输入的控制参数，用它来控制舵机的角度。

由式(1)~(3)，以及tcmp和tcnt尽量取整数以减小误差的原则，MAX=date=可取16、20、25。

3　实验结果分析

理论上，细分系数N取值越大、执行器的动作越精确越好，但过大的细分系数会导致执行器的命令对cmd的响应变慢。因此，N的取值应该根据执行器到节气门阀的距离来综合考虑，取细分系数N=5即使用公式：tcmp=tcnt(cmd+4)/200，最小角度为(45/5)=9，足以满足实验的需要。

采用实验的方法，对MAX=date=16、20、25分别进行实验，并使用示波器进行观察根据寄存器的取整特性来对MAX=date的值进行综合的考量。结果如表1~表3所列。其中cmd为输入指令，err为误差，Wh为高电平宽度，~Wh为实际的高电平宽度。

表1　MAX=date=16，tcnt=63375， clkin=3168750时的结果

表2　MAX=date=20，tcnt=50700， clkin=2535000时的结果

表3　MAX=date=25，tcnt=40560， clkin=2028000时的结果

由以上数据可以看出取MAX=date=20时，误差最小。由式(4)可知，prescale0+1=20、10、5对应的divider value=1、2、4。

结语

利用ARM锁相环所产生的高频率可以获得更精细的PWM波，从而对舵机实现更精确的控制来达到油门精确控制的目的。本文从理论和实践两方面实现了舵机角度为9的控制，要想获得更细分的角度，只需将N的值取大。如N=15，可获得的最小控制角度为(45/15)=3；N=45，可获得的最小控制角度为(45 /45)=1。