飞思卡尔智能车摄像头组新手指南：电机舵机调试篇

　　彭岸辉

　　要学习智能车首先要掌握如何对智能车的各个模块进行调试。它所要调试的的模块包括电机、舵机模块调试、编码器模块以及摄像头模块的调试等。对于单片机的学习其实并不需要搞懂寄存器的设置，现在的大部分单片机都有它的库，只需要知道该单片机有哪些资源、怎样使用库等就可以了，当然，如果想要深入了解单片机底层还是有必要去学一下的。说真的，底层不好学，如果没什么时间个人建议不要太深究底层寄存器的配置，切不可花太多时间在学单片机上!!

　　1.电机调试

　　电机的前期调试非常的简单，只需要知道如何用单片机的FTM模块写个简单的控制代码来控制电机的加减速、正反转以及对电机频率的调整等就行了。

　　这里需要看一下K60 库中对FTM 的一些描述，控制电机的PWM 频率是20Khz(不知道是不是最佳，最优频率需要根据电机参数计算的，有些人用的是3khz，其实当初我也没怎么去研究电机频率的选取，只是看了下C车模的电机频率范围)，两个电机只需要一种频率，而它们需要4 种不同的占空比，所以控制两个电机只需要一个FTM 模块，一个拥有至少4 个通道输出的FTM 模块，当然，你也可以用不同的FTM的不同通道来控制电机，但是频率要设置成一样，不过大家都不会这样做，因为FTM模块非常宝贵，对于我们的四轮车来说更是如此，像K60FX/FN等芯片的FTM有四个，其中有两个是具备正交解码功能的(正交解码就是可以分辨出旋转方向)可用于智能车的测速，一个用于电机驱动的控制，另一个则用于舵机的控制，这样就刚刚好。但是，对于KL25、KL26或者其它芯片来说FTM资源就不足了，由此还需要用单片机的其他资源来达到目的(资源替代)。

　　K60/KL26 的FTM 模块如下(在PORT_cfg.h 中):

　　#define TPM_CLKIN0_PIN PTC12 //PTA18、PTB16、PTC12、PTE16、PTE29 PTA18不要用 (与晶振冲突)

　　#define TPM_CLKIN1_PIN PTC13 //PTA19、PTB17、PTC13、PTE17、PTE30 PTA19不要用 (与晶振冲突)

　　// 模块通道 端口 可选范围 建议

　　#define TPM0_CH0_PIN PTD0 //PTE24、PTA3、PTC1、PTD0 PTA3不要用(与SWD冲突)

　　#define TPM0_CH1_PIN PTD1 //PTE25、PTA4、PTC2、PTD1

　　#define TPM0_CH2_PIN PTD2 //PTE29、PTA5、PTC3、PTD2

　　#define TPM0_CH3_PIN PTD3 //PTE30、PTA6、PTC4、PTD3

　　#define TPM0_CH4_PIN PTE31 //PTE31、PTA7、PTC8、PTD4

　　#define TPM0_CH5_PIN PTE26 //PTE26、PTA0、PTC9、PTD5 PTA0不要用(与SWD冲突)

　　//模块通道 端口 可选范围 建议

　　#define TPM1_CH0_PIN PTA12 //PTA12、PTB0、PTE20

　　#define TPM1_CH1_PIN PTA13 //PTA13、PTB1、PTE21

　　//模块通道 端口 可选范围 建议

　　#define TPM2_CH0_PIN PTA1 //PTA1、PTB2、PTB18、PTE22

　　#define TPM2_CH1_PIN PTA2 //PTA2、PTB3、PTB19、PTE23

　　注：此处的TPM是KL26野火库对KL26的FTM的定义(K60的是FTM)

　　其中特别注意FTM的使用。

　　FTM使用之前必须先对所要使用的FTM的哪个通道进行初始化以及设置所需的精度(所谓的精度将通俗点也就是：例如一个正弦波，它从0 ~ 2pi分成100份，那每一份也就是1%。那正弦波的一半就是50%，但是0 ~ 2pi我也可以分成1000份(每一份就是0.1%，后面以此类推)、10000份等等，分越细就越精确，这就类似于求定积分近似值的矩形法(高等数学上册(理工类·第四版)第221页)，FTM的精度同样也是这个道理)。大家最好在一开始就先设置好想要的精度，以免在后来参数调得差不多时觉得精度不够，那样的话，所调的电机参数那些都要重调(舵机的也一样，精度要尽早确定下来)。

　　K60/KL26 的FTM 模块的精度设置如下(在MK60_FTM.h / MKL_TPM.h 中):

　　#define TPM0_PRECISON 10000u 我当初精度就设为10000 也就是0.01%

　　#define TPM1_PRECISON 10000u

　　#define TPM2_PRECISON 10000u

　　不同的FTM模块可以使用不同的频率，但是同一个FTM的不同通道只能使用一个频率(初始化时设置的频率，该FTM下所有的通道都是使用该频率的。如果知道FTM是如何产生占空比的就知道这是为什么了，这里不对单片机的资源模块寄存器的配置做讲解。其实类似这些的我本不用说的，这样显得啰嗦，但是为了大家早期更容易的上手，减少碰壁的机会，还是强调下好)这里举个KL26的例子：

　　void motor_init()

　　{

　　tpm_pwm_init(TPM0 , TPM_CH0 , 20000 , 0); //初始化 电机 PWM为0

　　tpm_pwm_init(TPM0 , TPM_CH1 , 20000 , 0);

　　tpm_pwm_init(TPM0 , TPM_CH2 , 20000 , 0);

　　tpm_pwm_init(TPM0 , TPM_CH3 , 20000 , 0);

　　}

　　Void main()

　　{

　　motor_init();

　　While(1)

　　{

　　tpm_pwm_init(TPM0 , TPM_CH0 , 0); //初始化 电机 PWM为0

　　tpm_pwm_init(TPM0 , TPM_CH1 , 50);

　　tpm_pwm_init(TPM0 , TPM_CH2 , 50);

　　tpm_pwm_init(TPM0 , TPM_CH3 , 0);

　　}

　　}

　　就上面几句的简单的代码就可以使电机转起来啦!!!(这就是使用别人的库的好处，不用自己一一配置芯片的寄存器)。

　　我上面是两个通道控制一个电机的，这是要根据你的电机驱动来写的，电机驱动是用一个通道的就用一个，，，，其实我上面的写法就相当于一个通道控制的，可以这样理解，电机占空比为0的就类比于电机驱动板的接地，不为0的占空比就是控制信号就是看成正极，这样电流不就可以流动了嘛，对不对。当然这只是可以这样理解，实际上还是有差别的，大家慢慢摸索就会知道的。

　　2.舵机调试

　　智能车的制作中,看经验来说，舵机的控制是个关键。相比驱动电机的调速,舵机的控制对于智能车的整体速度来说要重要的多。

　　首先看一下S3010在周期为20ms时的占空比与角度的关系：

　　舵机的前期调试主要是学会如何使用以及舵机使用的注意事项，下面我就简单的列举几个：

　　1.2.1 舵机FTM精度

　　舵机的驱动是需要外围的驱动电路驱动的，前面也已经讲过了，舵机也是通过FTM输出方波来使舵机打角的，所以跟电机一样要设置好所要的精度(注意：舵机的精度要高点因为误差大的话打角就不准了，最终影响车速，要早期确定，后面再改就麻烦了，我就设置的是10000，很多人比我的更高)。

　　1.2.2 舵机的周期

　　C车使用的是S3010舵机，可以根据S3010的数据手册知道S3010频率是50HZ最适宜的也就是20ms为一个周期，其实，舵机的频率选择一般都是50HZ ~ 100HZ之间，但是需要注意的是频率越高，舵机反应是变快了但是力的输出却变小了，所以大家要根据需要权衡一下速度与力。

　　1.2.3 舵机的安装与注意事项

　　舵机安装之前是需要将舵机调中的，那舵机的占空比怎么算呢?先看个图：

　　野火库是这样计算舵机的占空比的

　　可以用一条式子计算：

　　(当然，有一定的局限性)，

　　注意：占空比与占空比分子是不一样的，如果使用野火库那些的话，只需要传递占空比分子进去即可。

　　这里随便举个例子，例如，舵机调中时可用舵机0度时的占空比，根据上图输入脉宽与转角的关系知道舵机0度时对应高电平时间为1.5ms，那么根据上面的来计算就是：

　　占空比分子 = (1.5 / 20)* 10000(我设置的周期是20ms，精度是10000) 最后算出为750，这就可以将750这个占空比分子做为舵机的中值，让舵机打到这个角度后再装上舵盘以及舵机的两臂，这就是舵机的调中。

　　1) 舵机电压的调节

　　S3010舵机一般电压是4.8V ~ 6V之间调节，但是还是允许在7V之下的，但是不能在电池刚充满的情况下调到那么高，以免烧掉(电池充满时高达8.2伏左右)，当然，电压提高了，舵机力度也会提升的。

　　2) 驱动与芯片要共地

　　特别是刚测试时还没有主板，芯片还没插在主板上，只是接出一条信号线去控制舵机，此时最注意就是芯片与多级驱动要共地，假如没有共地的话舵机会乱打角，舵机根本就打不到所设定的那个角度。以此同时，舵机使用一段时间后特别是车撞了多次后有可能会撞坏舵机的齿轮(舵机内部的齿轮)，内部齿轮坏后会打角不准确。我就遇过一次，舵机打角后用手再小心转一下舵机它又会打一个小角度，每动一下就会变一下角度，这让我很不解，研究了好久后来才发现原来是里面断齿了，那次真的是浪费了好多时间，希望大家多加注意。