Tcar：智能车之基于mg995型号舵机的驱动控制模块

2023-12-27 00:38
文章标签 模块 驱动 智能 控制 舵机 型号 mg995 tcar

本文主要是介绍Tcar：智能车之基于mg995型号舵机的驱动控制模块，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

3、舵机模块 mg995
直流电机 + 控制电路
3.1 驱动程序
  mg995有三条线：
  电源线
  GND线
  控制线
  要想控制舵机，就是操作 控制线，只需要控制这一根。
  控制线连接到CPU特定的管脚上去
  
  ' 编程控制舵机，就变成了编程控制对应的CPU管脚'
  
控制原理：
  1.控制线接收周期性的方波脉冲信号
  2.一个周期20ms
  3.每个周期中高电平维持的时间（占空比）不同，
  4.舵机转动到的角度不同
驱动程序架构：
1) delay方式延时会造成系统的' 卡顿'
2) 可以考虑定时器的方式
 struct timer_list
  .expires = jiffies + HZ //延时1s
  当时s5pv210中HZ=100
tick = 1/100 = 10ms
想延时19/1 ms
  18/2 ms 
  S5P6818中HZ=1000
tick = 1/1000 = 1ms
延时19.5/0.5ms
18.5/1.5ms
  不管HZ=100或者1000都' 满足不了对舵机的控制精度要求'
  
3) 可以考虑内核中的 hrtimer, 属于一个 高精度的定时器，以 ns为单位
   hrtimer是2.6及以后的内核中出现的，其实现使用的核心算法是基于红黑树
   timer_list使用的时间轮算法
   struct hrtimer {
 ktime_t _expires;//超时时间
 //定时时间到对应的处理函数
 enum hrtimer_restart (*function)(struct hrtimer *);
...  
};
使用hrtimer步骤：
1. 定义hrtimer结构体：
struct hrtimer timer;
2. 初始化定时器：
void hrtimer_init(struct hrtimer *timer, clockid_t clock_id, enum  hrtimer_mode mode);
3. 设置定时器处理函数：
enum hrtimer_restart (*function)(struct hrtimer *);　
4. 启动定时器：
hrtimer_start(struct hrtimer *timer, ktime_t tim, const enum  hrtimer_mode mode);
5. 推后定时器的到期时间：
u64 hrtimer_forward(struct hrtimer *timer, ktime_t now, ktime_t   interval);
6. 取消定时器：
int hrtimer_cancel(struct hrtimer *timer);
 
// duoji.zip/mg995.c,舵机驱动程序

3.2 应用程序
   gui client：
4个按钮
点击某个按钮时个服务器发送不同的命令
   开发板上的server中：
接收命令，采用类似于duoji.zip/mg995_test.c的
方式来控制舵机
小车的行进控制如何实现的？         

舵机如何实现？

 1) 通过控制线控制 GPIOD6
 2) 接收周期为20ms ,占空比不同的方波信号
占空比不同，输出转轴转到的角度不同          
 3) 字符设备框架
 4) 主要算法
输出高电平
延时
输出低电平
延时

delay函数不合适 消耗CPU资源
timer_list 也不合适 延时控制精度不够
hr_timer

5) 封装界面  

// tcar_src.tar.gz 

/* mg995.c 驱动程序代码演示 */
#include <linux/delay.h>
#include <linux/input.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <mach/gpio.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/hrtimer.h>
#include <linux/ktime.h>#define DEVICE_NAME "mg995"#define KP_ROW3   S5PV210_GPH3(3)
#define KP_COL3   S5PV210_GPH2(3)#define TCAR_MG9951_PIN  (KP_ROW3)
#define TCAR_MG9952_PIN  (KP_COL3)typedef struct _mg995_gpios {/* TCAR PIN output port */unsigned int gpio_no;const char  *name;unsigned int cfg_val;unsigned int pin_val;
} mg995_gpios_t;mg995_gpios_t gpio_pins[] = {{.gpio_no    = TCAR_MG9951_PIN,.name       = "GPH3",.cfg_val    = S3C_GPIO_SFN(1),.pin_val    = 1,},{.gpio_no    = TCAR_MG9952_PIN,.name       = "GPH2",.cfg_val    = S3C_GPIO_SFN(1),.pin_val    = 1,}
};static void mg995_gpio_init(void)
{int i;int pins_num;int ret;printk(KERN_INFO " %s\n", __FUNCTION__);pins_num = ARRAY_SIZE(gpio_pins);for (i = 0; i < pins_num; i++) {if (gpio_is_valid(gpio_pins[i].gpio_no)) {ret = gpio_request(gpio_pins[i].gpio_no, gpio_pins[i].name);if (ret) {printk(KERN_ERR "failed to get GPIO for mg995\n");return;}s3c_gpio_cfgpin(gpio_pins[i].gpio_no, gpio_pins[i].cfg_val);gpio_direction_output(gpio_pins[i].gpio_no, gpio_pins[i].pin_val);// gpio_free(gpio_pins[i].gpio_no);}}printk(KERN_INFO " %s end\n", __FUNCTION__);return;
}#define PWM_W  (20*1000*1000)
#define SERVO_NUM	2struct servo_data {int counter;int status;ktime_t nanodelay_l;ktime_t nanodelay_h;int pin;struct hrtimer hr_timer;
};static struct servo_data servo_data[SERVO_NUM];enum hrtimer_restart servo_hrtimer_callback( struct hrtimer *timer ){struct servo_data *data=container_of(timer,struct servo_data,hr_timer);int idx=data->pin;if(data->status==1){printk("counter = %d,status = %d,ns = %ld ns\n",data->counter, data->status,ktime_to_ns(data->nanodelay_h));gpio_direction_output(gpio_pins[idx].gpio_no, 1);hrtimer_forward(timer, hrtimer_get_expires(timer), data->nanodelay_h);data->status=0;}else{printk("counter = %d, status = %d,ns = %ld ns\n",data->counter, data->status,ktime_to_ns(data->nanodelay_l));gpio_direction_output(gpio_pins[idx].gpio_no, 0);hrtimer_forward(timer, hrtimer_get_expires(timer), data->nanodelay_l);data->status=1;data->counter--;}if(data->counter==0){return HRTIMER_NORESTART;}else{return HRTIMER_RESTART;}
}

//delay_h: us
static void mg995_cmd(int idx, int delay_h){int nanodelay_h;int nanodelay_l;ktime_t ktime;gpio_direction_output(gpio_pins[idx].gpio_no, 0);if (delay_h < PWM_W) {nanodelay_l = PWM_W - delay_h*1000;nanodelay_h=delay_h*1000;       servo_data[idx].nanodelay_l=ktime_set(0,nanodelay_l);servo_data[idx].nanodelay_h=ktime_set(0,nanodelay_h);servo_data[idx].pin=idx;servo_data[idx].counter=10;servo_data[idx].status=1;servo_data[idx].hr_timer.function = &servo_hrtimer_callback;ktime=ktime_set(0,0);hrtimer_start( &(servo_data[idx].hr_timer), ktime, HRTIMER_MODE_REL );}return;
}static int mg995_ioctl(struct inode *inode, struct file *file, unsigned int cmd_idx, unsigned long val)
{if (cmd_idx < 2 && cmd_idx >= 0) {mg995_cmd(cmd_idx, val);}return 0;
}static int mg995_open(struct inode *inode, struct file *file)
{return 0;
}
static int mg995_close(struct inode *inode, struct file *file)
{return 0;
}static struct file_operations mg995_fops=
{.owner=THIS_MODULE,.ioctl=mg995_ioctl,.open = mg995_open,.release 	=mg995_close,
};static struct miscdevice mg995_miscdev = {.minor		= MISC_DYNAMIC_MINOR,.name		= DEVICE_NAME,.fops		= &mg995_fops,
};static int mg995_init(void)
{int ret;int i;mg995_gpio_init();ret = misc_register(&mg995_miscdev);if(ret < 0) {printk(DEVICE_NAME "can't register major number\n");return ret;}for(i=0;i<SERVO_NUM;i++){hrtimer_init( &(servo_data[i].hr_timer), CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL );}return 0;
}static void mg995_exit(void)
{int pins_num;int i;misc_deregister(&mg995_miscdev);pins_num = ARRAY_SIZE(gpio_pins);for (i = 0; i < pins_num; i++) {if (gpio_is_valid(gpio_pins[i].gpio_no)) {gpio_free(gpio_pins[i].gpio_no);}}for(i=0;i<SERVO_NUM;i++){hrtimer_cancel( &(servo_data[i].hr_timer) );}
} module_init(mg995_init);
module_exit(mg995_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("tarena");
MODULE_DESCRIPTION("MG995 Driver");

/* 测试代码 test.c */
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>int main(void)
{int fd;int val = 0;int idx = 0;fd = open("/dev/mg995", O_RDWR);if (fd < 0) {printf("open /dev/mg995 failed.\n");return -1;}while (1) {printf("\nplease input idx (0 ~ 1): ");scanf("%d", &idx);printf("\nplease input high levle value (0 ~ 2500 us) :");scanf("%d", &val);if(ioctl(fd,idx, val) == -1) {printf("set pwm failed.\n");return -1;}}close(fd);return 0;
}

这篇关于Tcar：智能车之基于mg995型号舵机的驱动控制模块的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/541341。

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