STM32 PCA9685 HAL庫 舵機擴展板

概述

最近在學習機械臂控制，由于單片機的IO口有限，如果機械臂的舵機都使用單片機控制，過于占用資源，從網上購買了PCA9685這款舵機擴展板，通過I2C與單片機通信，實作對舵機的控制，節省了單片機的IO口，對于PCA9685的使用網上的資料很少，賣家給的資料也全部都是英文版的，目前還沒有完全搞清楚，都是如果僅僅用于控制舵機啥的，不需要太關心PCA9685，以后有時間再好好研究研究，

I2C通信

STM32的I2C通信有兩種方式，一種是硬體I2C，還有一種是模擬I2C，這兩種的區別大概就是硬體I2C直接使用庫函式進行操作，模擬I2C根據I2C的作業時序，自己寫相應的函式，操作單片機，包括起始信號，停止信號，應答信號等，跟串口相同的地方是I2C同樣有中斷和DMA，但是在這里僅僅使用阻塞方式就行，I2C的具體原理已經有很多的資料可以參考了，HAL庫的I2C使用硬體I2C更加方便，因為HAL庫已經提供了比較完整的庫函式，不需要自己寫函式操作單片機，更加便捷，
主要HAL庫I2C 阻塞方式下的庫函式：

/*I2C寫資料的函式*/
 HAL_I2C_Master_Transmit(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint16_t DevAddress, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);
 /*
I2C_HandleTypeDef *hi2c ：也就是你所設定的那個實體，比如I2C1 &hi2c1
uint16_t DevAddress ： 你要寫入資料的地址，比如0xA0
uint8_t *pData :存放你要寫的資料
uint16_t Size ：資料的大小
uint32_t Timeout ：最大的傳輸時間
例如
HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1,0xA1,(uint8_t*)TxData,2,1000)
*/
/*I2C讀資料的函式*/
HAL_I2C_Master_Receive(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint16_t DevAddress, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);
/*
I2C_HandleTypeDef *hi2c ：也就是你所設定的那個實體，比如I2C1 &hi2c1
uint16_t DevAddress ： 你要讀入資料的地址，比如0xA0
uint8_t *pData :存放你要讀的資料
uint16_t Size ：資料的大小
uint32_t Timeout ：最大的傳輸時間
*/

還有許多的其他庫函式，但是這里用不到，就暫時不加啦！

/*PCA9685.c*/
#include "stm32_pca9685.h"
#include "math.h"
#include "i2c.h"

uint8_t pca_read(uint8_t startAddress) {
    //Send address to start reading from.
    uint8_t tx[1];
    uint8_t buffer[1];
    tx[0]=startAddress;

    HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1,pca_adrr, tx,1,10000);
    HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1,pca_adrr,buffer,1,10000);
    return buffer[0];
}

void pca_write(uint8_t startAddress, uint8_t buffer) {
    //Send address to start reading from.
    uint8_t tx[2];
    tx[0]=startAddress;
    tx[1]=buffer;
    HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1,pca_adrr, tx,2,10000);

}

void pca_setfreq(float freq)//設定PWM頻率
{
		uint8_t prescale,oldmode,newmode;
		double prescaleval;
		freq *= 0.92; 
		prescaleval = 25000000;
		prescaleval /= 4096;
		prescaleval /= freq;
		prescaleval -= 1;
		prescale =floor(prescaleval + 0.5f);

		oldmode = pca_read(pca_mode1);
	
		newmode = (oldmode&0x7F) | 0x10; // sleep
	
		pca_write(pca_mode1, newmode); // go to sleep
	
		pca_write(pca_pre, prescale); // set the prescaler
	
		pca_write(pca_mode1, oldmode);
		HAL_Delay(2);
	
		pca_write(pca_mode1, oldmode | 0xa1); 
}

void pca_setpwm(uint8_t num, uint32_t on, uint32_t off)
{
		pca_write(LED0_ON_L+4*num,on);
		pca_write(LED0_ON_H+4*num,on>>8);
		pca_write(LED0_OFF_L+4*num,off);
		pca_write(LED0_OFF_H+4*num,off>>8);
}
/*num:舵機PWM輸出引腳0~15，on:PWM上升計數值0~4096,off:PWM下降計數值0~4096
一個PWM周期分成4096份，由0開始+1計數，計到on時跳變為高電平，繼續計數到off時
跳變為低電平，直到計滿4096重新開始，所以當on不等于0時可作延時,當on等于0時，
off/4096的值就是PWM的占空比，*/

/*
	函式作用：初始化舵機驅動板
	引數：1.PWM頻率
		  2.初始化舵機角度
*/
void PCA_Servo_Init(float hz,uint8_t angle)
{
	uint32_t off=0;
//	IIC_Init();
	pca_write(pca_mode1,0x0);
	pca_setfreq(hz);//設定PWM頻率
	off=(uint32_t)(145+angle*2.4);
	pca_setpwm(0,0,off);pca_setpwm(1,0,off);pca_setpwm(2,0,off);pca_setpwm(3,0,off);
	pca_setpwm(4,0,off);pca_setpwm(5,0,off);pca_setpwm(6,0,off);pca_setpwm(7,0,off);
	pca_setpwm(8,0,off);pca_setpwm(9,0,off);pca_setpwm(10,0,off);pca_setpwm(11,0,off);
	pca_setpwm(12,0,off);pca_setpwm(13,0,off);pca_setpwm(14,0,off);pca_setpwm(15,0,off);
	HAL_Delay(500);
}

/*
	函式作用：控制舵機轉動；
	引數：1.輸出埠，可選0~15；
		  2.起始角度，可選0~180；
		  3.結束角度，可選0~180；
		  4.模式選擇，0 表示函式內無延時，呼叫時需要在函式后另外加延時函式，且不可調速，第五個引數可填任意值；
					  1 表示函式內有延時，呼叫時不需要在函式后另外加延時函式，且不可調速，第五個引數可填任意值；
					  2 表示速度可調，第五個引數表示速度值；
		  5.速度，可填大于 0 的任意值，填 1 時速度最快，數值越大，速度越小；
	注意事項：模式 0和1 的速度比模式 2 的最大速度大；
*/

void PCA_Servo(uint8_t num,uint8_t end_angle)
{
	uint32_t off=0;
	
	off=(uint32_t)(158+end_angle*2.2);
	pca_setpwm(num,0,off);
}

/*PCA9685.h*/
#ifndef __STM32PCA9685_H
#define __STM32PCA9685_H	

//#include "stm32f10x.h"
#include "stm32f4xx_hal.h"

#define pca_adrr 0x80

#define pca_mode1 0x0
#define pca_pre 0xFE

#define LED0_ON_L 0x6
#define LED0_ON_H 0x7
#define LED0_OFF_L 0x8
#define LED0_OFF_H 0x9

#define jdMIN  115 // minimum
#define jdMAX  590 // maximum
#define jd000  130 //0度對應4096的脈寬計數值
#define jd180  520 //180度對應4096的脈寬計算值


void pca_write(uint8_t adrr,uint8_t data);
uint8_t pca_read(uint8_t adrr);
void PCA_Servo_Init(float hz,uint8_t angle);
void pca_setfreq(float freq);
void pca_setpwm(uint8_t num, uint32_t on, uint32_t off);
void PCA_Servo(uint8_t num,uint8_t end_angle);

#endif

具體的代碼解釋還沒來得及做，感謝那些原作者的分享，站在巨人的肩膀上能使我們看得更遠，
原文點這里哦！！