Sensor/Motor Drive Board - Version 2.2 技術(shù)解析

一、引言

在機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)建中，一塊功能強(qiáng)大且集成度高的驅(qū)動(dòng)板至關(guān)重要。Sensor/Motor Drive Board - Version 2.2（SKU:DFR0057）就是這樣一款能夠快速搭建機(jī)器人系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)板。在使用該設(shè)備前，我們需要仔細(xì)閱讀手冊(cè)，并且要注意該設(shè)備不可用于軍事或醫(yī)療用途。

文件下載：DFR0057.pdf

二、規(guī)格參數(shù)

電源與電流

• 供電電壓范圍為 6V - 12V，最大可承受 15V。
• 在 12V 電壓下，工作電流為 150mA。

工作環(huán)境

工作溫度范圍是 -10℃ 到 +70℃。

CPU 性能

采用 Cortex - M3 CPU，具有 90MIPS 的處理能力，并且支持 DMA 訪問。

接口類型

• 支持 RS232/TTL 接口，波特率可選 9600、19200、38400 或 115200 bps。
• 擁有 8 路 12 位模擬輸入。
• 11 個(gè)數(shù)字 I/O 線（其中 IO0 - IO7 可配置為舵機(jī)控制）。
• 最多可控制 8 個(gè)帶速度控制的舵機(jī)。
• 支持 I2C、RS485 接口（V2.2 版本不支持 CAN 和 SPI 接口）。

電機(jī)控制

配備雙 4 安培 H 橋，可控制 2 個(gè)帶 A/B 編碼器接口的直流電機(jī)，集成 PID 速度控制，支持里程計(jì)和電機(jī)電流讀取。

物理規(guī)格

尺寸為 96mmx90mmx20mm，并且其安裝孔結(jié)構(gòu)與 PC104 兼容，重量為 87g。

三、引腳圖與硬件配置

供電

給 SDB 板供電時(shí)，只需將電源的地線連接到標(biāo)記為 “GND” 的螺絲端子，將電源的正極線連接到標(biāo)記為 “+12V” 的螺絲端子。需要注意的是，不要施加超過 15V 的直流電壓。

串口硬件配置

SDB 板支持 RS232/TTL 接口，可通過跳線選擇 RS232/TTL 輸出模式。

四、命令集

所有命令均為十六進(jìn)制格式，并且所有響應(yīng)數(shù)據(jù)的末尾都以 0x0A（換行符）結(jié)束。以下是一些主要命令的介紹：

舵機(jī)控制模式配置

此命令用于將 DIO 配置為舵機(jī)控制模式。I/O 狀態(tài)字節(jié)由 Bit0 - Bit7 計(jì)算得出，對(duì)應(yīng)于 IO0 - IO7。當(dāng) IO 位設(shè)置為 1 時(shí)，舵機(jī)模式啟用；設(shè)置為 0 時(shí)，舵機(jī)模式禁用。例如，要將 IO3 和 IO4 設(shè)置為舵機(jī)模式，I/O 狀態(tài)字節(jié)為 0x18。

DIO 輸入/輸出模式設(shè)置

該命令可將數(shù)字引腳單獨(dú)設(shè)置為輸入或輸出模式。在配置此 DIO 模式之前，必須先禁用舵機(jī)控制模式。

DIO 輸出設(shè)置

當(dāng) Bit 設(shè)置為 1 時(shí)，輸出為高電平；設(shè)置為 0 時(shí)，輸出為低電平。如果某個(gè) DIO 被配置為數(shù)字輸入模式，設(shè)置其輸出的命令將無效。

DIO 輸入讀取

此命令用于讀取配置為輸入模式的 DIO 上的值。

舵機(jī)控制

在將 DIO0 - 7 配置為舵機(jī)控制模式后，該命令可用于控制舵機(jī)的位置和速度?！癝0 Pos” 是舵機(jī)的位置值，范圍從 0 到 180，90 對(duì)應(yīng)中心位置；“S0 Speed” 是舵機(jī)的速度值，范圍從 0 到 0xFF，0xFF 表示最高速度。

模擬輸入讀?。?2 位）

該命令用于讀取模擬引腳的值，返回的模擬值由高字節(jié)和低字節(jié)組成，0xFF 對(duì)應(yīng) 3.3V，0x00 對(duì)應(yīng) 0V。若模擬輸入超過 3.36V，返回的數(shù)據(jù)可能不準(zhǔn)確。

RS485 波特率配置

此命令可設(shè)置 RS485 總線的波特率，可選值有 2400 bps、9600 bps、19200 bps、38400 bps 和 115200 bps。

RS485 通信

該命令可通過 RS485 總線從 RS232/TTL 傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)長度不得超過 64。

I2C 數(shù)據(jù)讀寫

• 寫數(shù)據(jù)：此命令可通過 I2C 向設(shè)備寫入數(shù)據(jù)，總數(shù)據(jù)長度必須小于 64 字節(jié)。
• 讀數(shù)據(jù)：該命令可通過 I2C 從設(shè)備讀取數(shù)據(jù)，總數(shù)據(jù)長度小于 4 字節(jié)。

電機(jī)參數(shù)設(shè)置

此命令用于設(shè)置直流電機(jī)速度控制的參數(shù)，包括編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)（ENCODER_PPR）、齒輪比（GearRatio）和車輪周長（WheelPerimeter）。

電機(jī)速度設(shè)置

可設(shè)置電機(jī)的速度，M1_SPEED/M2_SPEED 由高字節(jié)和低字節(jié)組成，MOTO_DIR 用于控制電機(jī)方向。

電機(jī)速度和電流讀取

• 電機(jī)速度讀取：可讀取電機(jī)的當(dāng)前速度。
• 電機(jī)電流讀?。嚎勺x取電機(jī)的當(dāng)前電流，電流值為 16 位，由高字節(jié)和低字節(jié)組成，單位為 mA。

PID 參數(shù)設(shè)置

用于設(shè)置電機(jī)控制的 PID 參數(shù)，包括比例增益（Kprop）、微分增益（Krate）和積分增益（Kint），增益值需乘以 10。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式設(shè)置

可設(shè)置電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模式，有 PID 速度控制（閉環(huán)控制）和直接功率控制（開環(huán)控制）兩種模式。

電機(jī)功率設(shè)置

可設(shè)置電機(jī)的功率，功率比值范圍從 0 到 200，100 表示完全停止，200 表示最大正向功率，0 表示最大反向功率。

編碼器數(shù)據(jù)讀取和重置

• 讀取編碼器數(shù)據(jù)：可讀取電機(jī)的旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器值。
• 重置編碼器讀數(shù)：可重置編碼器的計(jì)數(shù)器。

讀取板卡版本

此命令可讀取板卡的版本信息。

五、總結(jié)

Sensor/Motor Drive Board - Version 2.2 是一款功能豐富、集成度高的驅(qū)動(dòng)板，為機(jī)器人系統(tǒng)的搭建提供了強(qiáng)大的支持。通過合理運(yùn)用其各種接口和命令集，工程師們可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的機(jī)器人控制任務(wù)。大家在實(shí)際使用過程中，是否遇到過一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)景，又是如何解決的呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。