树莓派 Raspberry Pi 基于 wiringPi库舵机控制

我会带着你远行 2022-05-22 11:53 339阅读 0赞

舵机是伺服电机的一种，在日常的开发中经常会用到。在此调用wiringPi库来控制舵机，如果没有安装wiringPi库的朋友可以看另外一篇博客[wiringPi安装教程][wiringPi]。

## 舵机介绍 ##

舵机一般体积比较小，扭矩虽然不是大，但是足够带动运动装置，很方便在小车、航模上使用，大家购买时注意舵机的转动角度，有55度的，180度，360度的等等，大家可以根据需要购买。

![SouthEast][]

## 舵机工作原理简介 ##

舵机的控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。它内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动。  
  舵机的控制一般需要一个20ms左右的时基脉冲，该脉冲的高电平部分一般为0.5ms-2.5ms范围内的角度控制脉冲部分，总间隔为2ms。以180度角度伺服为例，那么对应的控制关系是这样的：

![SouthEast 1][]

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">高电平时间</th> 
   <th align="left">对应位置</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">0.5ms</td> 
   <td align="left">0度</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">1.0ms</td> 
   <td align="left">45度</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">1.5ms</td> 
   <td align="left">90度</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">2.0ms</td> 
   <td align="left">135度</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">2.5ms</td> 
   <td align="left">180度</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

也就是说当对舵机输入相同控制信号时，舵机会运动到固定位置，他的动作不是做圆周运动，而是在运动范围内，每一个位置对应一个控制信号。

因此我们需要在将舵机安装在固定架上之前，需要先将舵机初始化好，舵机一般为三根线：棕色——GND，红色——VCC，橙色——控制信号。

## 舵机接线 ##

在此将舵机**棕色线**接到**GND**，**红色线**接到**+5V**引脚，**橙色线**接到**GPIO.29引脚**，如图所示

![70][]  
  
  树莓派如图所示防止==放置，右排第一个为 **+5v**引脚，右排第三个引脚为 **GND**引脚，右排最后一个引脚为 **GPIO.29**，在输入 `gpio readall`命令后的引脚命名图中对应位置也可以看到。 **注意：代码中使用的引脚号是“BCM对应的引脚号”**  
![70 1][]

## C语言代码 ##

创建`servo.cpp`文件

vim servo.cpp

写入下列代码

#include <stdio.h>
    #include <errno.h>
    #include <string.h>
    
    #include <wiringPi.h>
    
    int pwmPin = 18;
    
    int main()
    {
    
    // if (wiringPiSetup() == -1)
    // { 
    // fprintf(stdout, "oops: %s\n", strerror(errno));
    // return 1; 
    // }
    
    
        wiringPiSetupGpio ();
        pinMode (pwmPin, PWM_OUTPUT);
        pwmSetMode (PWM_MODE_MS);
        pwmSetRange (2000);
    
        pwmSetClock (192);
        pwmWrite(pwmPin, 150);
        delay(1000);
        pwmWrite(pwmPin, 200);  
    
        return 0;
    }

编译`servo.cpp`，注意要链接wiringPi库

gcc servo.cpp -o servo -lwiringPi

运行编译后的文件

sudo ./servo

**注意一定要加`sudo`权限，否则wiringPi某些版本执行`./servo`的时候会报错权限不够**

## python代码 ##

创建`servo.py`文件

vim servo.py

写入以下代码

# -*- coding: utf-8 -*-
    #!/usr/bin/env python 
    
    import RPi.GPIO as GPIO  
    import time  
    import signal  
    import atexit  
    
    atexit.register(GPIO.cleanup)    
    
    servopin = 21  
    GPIO.setmode(GPIO.BCM)  
    GPIO.setup(servopin, GPIO.OUT, initial=False)  
    p = GPIO.PWM(servopin,50) #50HZ 
    p.start(0)  
    time.sleep(2)  
    
    while(True):  
      for i in range(0,181,10):  
        p.ChangeDutyCycle(2.5 + 10 * i / 180) #设置转动角度 
        time.sleep(0.02)                      #等该20ms周期结束 
        p.ChangeDutyCycle(0)                  #归零信号 
        time.sleep(0.2)  
    
      for i in range(181,0,-10):  
        p.ChangeDutyCycle(2.5 + 10 * i / 180)  
        time.sleep(0.02)  
        p.ChangeDutyCycle(0)  
        time.sleep(0.2)

输入命令运行代码

python servo.py

[wiringPi]: https://blog.csdn.net/qq_16775293/article/details/80785520
[SouthEast]: /images/20220522/b38f114956b34bc49c6ba4f225d3eb2c.png
[SouthEast 1]: /images/20220522/4f10b37eaedf43808f574814f228b809.png
[70]: /images/20220522/94356f49305b4cfd9b504b2b7bebefc3.png
[70 1]: /images/20220522/b0e1249a018b4d63a8be5cbe634a0ac4.png