上海羊羽卓进出口贸易有限公司51单片机驱动mg995舵机实践讲解
舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。舵机的组成包括一个小型直流电机，加上传感器、控制芯片、减速齿轮组，装进一体化外壳。舵机能够通过输入信号（一般是PWM信号）控制旋转角度。
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 MG995舵机为例，其对应的控制关系是这样的：
0.5ms--------------0度；
1.0ms------------45度；
1.5ms------------90度；
2.0ms-----------135度；
2.5ms-----------180度；
PWM，即脉宽调制，控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次谐波少。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，即可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。
我们学过51单片机后会知道，51单片机不能直接产生PWM信号。但我们了解了PWM的工作原理，我们就可以用51单片机中的定时器将PWM信号给模拟出来。
首先我们需要对51单片机的定时器初始化，设定定时器中端和定义模拟输出PWM信号的引脚。设定51单片机定时器周期为0.5ms,定义变量count统计计时时间，当计时达到20ms后重新计时，这样我们就得到了舵机的运行周期。
我们将编好的程序下载到51单片机中，连接好舵机，程序运行后我们会发现舵机的转动十分缓慢，这是什么原因导致的呢？
我们通过查阅手册可以知道，舵机的工作电压在4.8V—6V，51单片机输出电压为5V，在理论上肯定能带动舵机，但还是要以实际情况为准。根据编者自身实践经验来说，用51单片机驱动MG995舵机时还是选用3.3V工作电压较好，此时舵机能够正常转动而不会缓慢抖动。当然，选用3.3V电压驱动舵机仅限于编者自身实践的经验。如果在程序无错误的情况下用5V电压驱动MG995舵机，舵机不能正常运转时，不妨试一下用3.3V电压驱动舵机。
可控制992个舵机-PCA9685驱动分享
大家好，我是鼎！
PCA9685
PCA9685
PCA9685是一款基于IIC总线通信的12位精度16通道PWM波输出的芯片，该芯片最初由NXP推出时主要面向LED开关调光。
目前国内，Arduino在舵机控制领域使用的更广泛，底层驱动库十分完善的，但对于单片机用户来说，则需要自行根据用户手册编写底层的驱动。
优势
价格非常便宜，10+米。最多可62块板子同时使用，每一块棒子可以驱动多达12个舵机，最多可驱动多达992个舵机，相当可观的数量！地址误区讲解
其地址的分配是通过模块右上方的短接焊盘来确定的，从A0-A5表示地址的最低位到最高位，也就是最多可级联2^5=32个模块，地址为： 1+A5+A4+A3+A2+A1+A0+rw。如果不用短接的话Ax=0；短接的话Ax=1；rw为写的话rw=0；rw为读的话rw=1；所以默认地址应为1000 0000 =0x80，许多人包括淘宝商家误以为默认地址是0x40，是错误的！
IIC通信
可以利用模拟IIC总线通讯，方便移植，摆脱硬件的限制。
驱动 PCA9685.h
#ifndef __I2C_PCA9685_H__
#define__I2C_PCA9685_H__
/* 包含头文件 ----------------------------------------------------------------*/
#include "stm32f4xx_hal.h"
/* 类型定义 ------------------------------------------------------------------*/
/* 宏定义 --------------------------------------------------------------------*/
#define PCA9685_adrr 0x80
#define PCA9685_SUBADR1 0x2
#define PCA9685_SUBADR2 0x3
#define PCA9685_SUBADR3 0x4
#define PCA9685_MODE1 0x0
#define PCA9685_PRESCALE 0xFE
#define LED0_ON_L 0x6
#define LED0_ON_H 0x7
#define LED0_OFF_L 0x8
#define LED0_OFF_H 0x9
#define ALLLED_ON_L 0xFA
#define ALLLED_ON_H 0xFB
#define ALLLED_OFF_L 0xFC
#define ALLLED_OFF_H 0xFD
#define FINGLEMAX 25
#define FINGLEMIN 90
/* 扩展变量 ------------------------------------------------------------------*/
/* 函数声明 ------------------------------------------------------------------*/
void PCA9685_write(unsigned char reg,unsigned char data);
uint8_t PCA9685_read(unsigned char reg);
void setPWMFreq(uint8_t freq);
void setPWM(uint8_t num, uint16_t on, uint16_t off);
void begin();
void Angle(uint8_t num,float angle);
#endif /* __I2C_PCA9685_H__ */
/************************END OF FILE************************/
驱动PCA9685.C
/* 包含头文件 ----------------------------------------------------------------*/
#include "i2c/bsp_I2C.h"
#include "PCA9685/bsp_i2c_PCA9685.h"
#include "stm32f4xx_hal.h"
#include "i2c/bsp_I2C.h"
#include "math.h"
/* 私有类型定义 --------------------------------------------------------------*/
/* 私有宏定义 ----------------------------------------------------------------*/
/* 私有变量 ------------------------------------------------------------------*/
/* 扩展变量 ------------------------------------------------------------------*/
/* 私有函数原形 --------------------------------------------------------------*/
/* 函数体 --------------------------------------------------------------------*/
void PCA9685_Delay(void)
{
uint8_t i;
for (i = 0; i < 30; i++);
}
void PCA9685_write(uint8_t reg,uint8_t date)
{
I2C_Start();
I2C_SendByte(PCA9685_adrr); //PCA9685
I2C_WaitAck();
I2C_SendByte(reg);
I2C_WaitAck();
I2C_SendByte(date);
I2C_WaitAck();
I2C_Stop();
}
//从PCA9685读数据有返回值
uint8_t PCA9685_read(uint8_t reg)
{
uint8_t res;
I2C_Start();
I2C_SendByte(PCA9685_adrr); //PCA9685
I2C_WaitAck();
I2C_SendByte(reg);
I2C_WaitAck();
I2C_Start();
I2C_SendByte(PCA9685_adrr|0x01);
I2C_WaitAck();
res = I2C_ReadByte();
I2C_Stop();
return res;
}
//PCA9685复位
void reset(void)
{
PCA9685_write(PCA9685_MODE1,0x0);
}
void begin(void)
{
reset();
}
//PCA9685修改频率
/**
* 函数功能: 设置PWM频率
* 输入参数: 20MS设置50
* 返 回 值: 无
* 说 明：无
*/
void setPWMFreq(uint8_t freq)
{
uint8_t prescale,oldmode,newmode;
double prescaleval;
freq *= 0.92; // Correct for overshoot in the frequency setTIng
prescaleval = 25000000;
prescaleval /= 4096;
prescaleval /= freq;
prescaleval -= 1;
prescale = (uint8_t)floor(prescaleval + 0.5);
oldmode = PCA9685_read(PCA9685_MODE1);
newmode = (oldmode&0x7F) | 0x10; // sleep
PCA9685_write(PCA9685_MODE1,newmode); // go to sleep
PCA9685_write(PCA9685_PRESCALE,prescale); // set the prescaler
PCA9685_write(PCA9685_MODE1,oldmode);
HAL_Delay(2);
PCA9685_write(PCA9685_MODE1,oldmode|0xa1);
}
/*---------------------------------------------------------------
PCA9685修改角度函数
num:舵机PWM输出引脚0~15，on:PWM上升计数值0~4096,off:PWM下降计数值0~4096
一个PWM周期分成4096份，由0开始+1计数，计到on时跳变为高电平，继续计数到off时
跳变为低电平，直到计满4096重新开始。所以当on不等于0时可作延时,当on等于0时，
off/4096的值就是PWM的占空比。
----------------------------------------------------------------*/
/**
* 函数功能: 设置PWM占空比
* 输入参数: num:舵机PWM输出引脚0~15，on:PWM上升计数值0~4096,off:PWM下降计数值0~4096
一个PWM周期分成4096份，由0开始+1计数，计到on时跳变为高电平，继续计数到off时
跳变为低电平，直到计满4096重新开始。所以当on不等于0时可作延时,当on等于0时，
off/4096的值就是PWM的占空比。
* 返 回 值: 无
* 说 明：无
*/
void setPWM(uint8_t num, uint16_t on, uint16_t off)
{
PCA9685_write(LED0_ON_L+4*num,on);
PCA9685_write(LED0_ON_H+4*num,on>>8);
PCA9685_write(LED0_OFF_L+4*num,off);
PCA9685_write(LED0_OFF_H+4*num,off>>8);
}
uint16_t calculate_PWM(float angle){
return (int)(204.8*(0.5+angle*1.0/90));
}
/**
* 函数功能: 舵机角度
* 输入参数: num：舵机通道 angle：舵机角度
* 返 回 值: 无
* 说 明：无
*/
void Angle(uint8_t num,float angle)
{
uint16_t pwm = calculate_PWM(angle);
setPWM(num,0,pwm);
PCA9685_Delay();
}
/************************END OF FILE****/
main.c
I2C_InitGPIO();
begin();
setPWMFreq(50);
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