Периферийные функциональные модули, производимые ООО «Прикладная робототехника», представляют собой электронные устройства, стандартизированные по габаритам и по интерфейсам, используемым для подключения модулей к программируемым контроллерам робототехнических систем. Рассматриваемые модули могут быть разделены по типу на следующие группы:
- сенсорные модули (такие как: модуль датчика атмосферного давления, модуль датчика линии, модуль датчика наклона, модуль датчика температуры и влажности воздуха, модуль датчика цвета, модуль датчика шума, модуль инерциального датчика и магнетометра, модуль энкодера)
- модули ввода (модуль переключателя например, тактовая кнопка; модуль потенциометра, модуль концевого микропереключателя, модуль ИК приемника)
- индикационные модули (такие как: модуль звукового пьезоизлучателя, модуль светодиода, модуль трехцветного светодиода)
- вспомогательные модули (такие как: модуль аудиоусилителя, модуль силового ключа)
- управляющие модули (такие как: модуль драйвера мотора, модуль драйверов мотора (двухканальный), модуль силового ключа)
Поскольку разработка новых периферийных функциональных модулей ведется непрерывно, количество и классификация модулей могут быть расширены со временем.
Несмотря на разнообразную номенклатуру модулей, они являются унифицированными по габаритам и крепежным отверстиям (исключение составляют двухканальные модули), при помощи которых модули закрепляются на устройстве. Габаритные размеры типового модуля показаны на Рис. 1.1.
Рис. 1.1. Габаритные размеры типового функционального модуля (в мм)
Отверстия для крепления обладают залуженными полями и выполнены в расчете на использование винтов диаметром 3 мм, таким образом, допускается установка модулей на стандартные металлические стойки с резьбой М3.
При размещении модулей на металлических поверхностях, необходимо помнить о расположенных снизу модулей контактных выводах – при соприкосновении с металлической поверхностью возможно образование короткого замыкания, что, учитывая допустимое напряжение питания модулей до 12В, может привести к выходу из строя как самих модулей, так и вычислительного контроллера, к которому они могут быть подключены.
Модули являются работоспособными при напряжении питания в диапазоне от 3,3 В до 12 В. Однако, надо понимать, что управляющие модули могут требовать дополнительное питание, например, для управления внешними исполнительными механизмами. Питание модулей может быть подано на них несколькими способами:
- через 3х-пиновый разъем интерфейса Dynamixel – через этот разъем рекомендуется подавать питание 12В;
- через соответствующие штыревые разъемы – на модулях существуют штыри, обозначенные как 5V, так и VCC – на вход VCC можно подавать любое напряжение в диапазоне от 5В до 12В. На вход 5В можно подавать напряжение как 3.3В, так и 5В, но в случае подачи 3.3В на вход VCC ничего не должно быть подано, иначе это может привести к выходу модуля из строя
- некоторые модули имеют на себе клемник, в который также можно подключить источник питания. Такая возможность присутствует, как правило, у управляющих модулей, которые могут быть использованы для управления какой-либо силовой нагрузкой.
При подключении источника питания к модулю убедитесь в правильности выбора полярности!
Модуль «Аудиоусилитель»
Модуль «Аудиоусилитель» представляет собой устройство, предназначенное для усиления аудиосигнала, получаемого от MP3-плеера, и позволяющее воспроизводить этот сигнал с помощью динамика. Внешний вид модуля показан на Рис. 1.2 и Рис. 1.3.
Рис. 1.2. Внешний вид модуля «Аудиоусилитель», вид спереди
Рис. 1.3. Внешний вид модуля «Аудиоусилитель», вид сзади
Модуль «Аудиоусилитель» имеет:
- Два трехпиновых разъема типа Molex, содержащих в себе линии GND (земля), VCC (питание), DATA (линия данных). Используются для подключения модуля по интерфейсу Dynamixel, как в одиночном виде, так и в составе цепи устройств.
- Разъем типа RJ14 для подключения модуля в фирменную плату расширения для подключения сенсорных модулей.
- Шестипиновый разъем, содержащий следующие линии:
- VCC – линия питания, на которую можно подать напряжение в диапазоне от 5В до 12В;
- NC – неиспользуемая линия;
- 5V – линия питания, на которую можно подать напряжение 3.3В или 5В. При подаче напряжения питания 3.3В необходимо следить, чтобы на линиях VCC отсутствовало напряжение;
- SIG – сигнальная линия, на которую необходимо подать сигнал с MP3 плеера для последующего усиления;
- NC – неиспользуемая линия;
- GND – линия земли;
- Аудио вход – представлен в виде разъема jack 3.5мм и используется для подачи аудио сигнала от MP3 плеера.
- Выбор канала – джампер, с помощью которого происходит выбор канала для усиления (левый или правый канал, подаваемый на аудиовход с помощью джампера, аппаратно подключаются к линии SIG).
- Регулятор громкости – используется для управления громкостью динамика.
- Динамик – клемник для подключения внешнего динамика. Рекомендуется использовать динамики не мощнее 3 Вт и сопротивлением от 8 до 16 Ом.
Модуль «Датчик атмосферного давления»
Модуль «Датчик атмосферного давления» представляет собой барометр, способный измерять атмосферное давление. Данный модуль построен на чипе BMP280, который обладает интерфейсом I2C (адрес модуля на интерфейсе I2C – 0x77) и способен выдавать как значение текущего атмосферного давления, так и значение температуры окружающего воздуха. Внешний вид модуля представлен на рисунках Рис. 1.4 и Рис. 1.5.
Рис. 1.4. Модуль «Датчик атмосферного давления», вид спереди
Модуль «Датчик атмосферного давления» имеет:
- Разъем DXL - два трехпиновых разъема типа Molex, содержащих в себе линии GND (земля), VCC (питание), DATA (линия данных). Используются для подключения модуля по интерфейсу Dynamixel, как в одиночном виде, так и в составе цепи устройств.
- Разъем типа RJ14 для подключения модуля в фирменную плату расширения для подключения сенсорных модулей.
- Шестипиновый разъем, содержащий следующие линии:
- VCC – линия питания, на которую можно подать напряжение в диапазоне от 5В до 12В;
- NC – неиспользуемая линия;
Рис. 1.5. Модуль «Датчик атмосферного давления», вид сзади
- 5V – линия питания, на которую можно подать напряжение 3.3В или 5В. При подаче напряжения питания 3.3В необходимо следить, чтобы на линиях VCC отсутствовало напряжение;
- SCL – сигнальная линия интерфейса I2C;
- SDA – сигнальная линия интерфейса I2C;
- GND – линия земли;
- BMP280 – сенсор давления.
Модуль «Датчик линии»
Модуль «Датчик линии» является одним из самых часто применяемых модулей в мобильной робототехнике. Данный модуль способен различать контрастные поверхности (обычно применяется к черным и белым поверхностям), тем самым, позволяя решать задачи класса «Следование по линии». Для использования модуль необходимо разместить на небольшом расстоянии от поверхности, на которой нанесены контрастные метки. Основой данного модуля является ИК-модуль, состоящий из ИК-передатчика и ИК-приемника. Фиксируя количество отраженного излучения от поверхности, модуль возвращает соответствующий сигнал: если зафиксировано количество излучения меньше определенного диапазона – значит, модуль находится на темной поверхности, если больше – то на белой. Внешний вид модуля показан на рисунках Рис. 1.6 и Рис. 1.7.
Рис. 1.6. Модуль «Датчик линии», вид спереди
Модуль «Датчик линии» имеет:
- Разъем DXL - два трехпиновых разъема типа Molex, содержащих в себе линии GND (земля), VCC (питание), DATA (линия данных). Используются для подключения модуля по интерфейсу Dynamixel, как в одиночном виде, так и в составе цепи устройств.
Рис. 1.7. Модуль «Датчик линии», вид сзади
- Разъем типа RJ14 для подключения модуля в фирменную плату расширения для подключения сенсорных модулей.
- Шестипиновый разъем, содержащий следующие линии:
- VCC – линия питания, на которую можно подать напряжение в диапазоне от 5В до 12В;
- NC – неиспользуемая линия;
- 5V – линия питания, на которую можно подать напряжение 3.3В или 5В. При подаче напряжения питания 3.3В необходимо следить, чтобы на линиях VCC отсутствовало напряжение;
- NC – неиспользуемая линия;
- SIG – сигнальная линия;
- GND – линия земли;
- Регулятор – подстраивает чувствительность модуля.
- ИК датчик, содержащий в своем составе источник и приемник ИК сигнала.
Модуль «Датчик наклона»
Модуль «Датчик наклона» представляет собой простейшее устройство для определения положения в пространстве. В отличие от подобных датчиков продвинутого уровня, позволяющих фиксировать положение сразу по всем осям и с высокой точностью (MEMS), модуль «Датчик наклона» способен фиксировать факт наклона в 45 угловых градусов. Основным элементом данного модуля является цилиндр, внутри которого находится металлический шарик и контакты. При изменении положения модуля в пространстве шарик перекатывается и замыкает собой контакты, что сигнализирует о наклоне модуля в 45 и более градусов. Поскольку такой цилиндр способен фиксировать факт наклона в пределах одной оси, на модуле их расположено два перпендикулярно друг другу. Таким образом, можно будет фиксировать положение модуля в пространстве, относительно двух осей одновременно. Также, поскольку внутри каждого из двух цилиндров находятся шарики, данный модуль можно использовать в качестве детектора вибраций. При определенном уровне внешнего воздействия на модуль, шарики внутри цилиндров придут в движение и будут замыкать собой контакты. Благодаря этому, можно будет фиксировать уровень внешнего воздействия. Внешний вид модуля «Датчик наклона» представлен на рисунках Рис. 1.8 и Рис. 1.9.
Рис. 1.8. Модуль «Датчик наклона», вид спереди
Рис. 1.9. Модуль «Датчик наклона», вид сзади
Модуль «Датчик наклона» имеет:
- Разъем DXL - два трехпиновых разъема типа Molex, содержащих в себе линии GND (земля), VCC (питание), DATA (линия данных). Используются для подключения модуля по интерфейсу Dynamixel, как в одиночном виде, так и в составе цепи устройств.
- Разъем типа RJ14 для подключения модуля в фирменную плату расширения для подключения сенсорных модулей.
- Шестипиновый разъем, содержащий следующие линии:
- VCC – линия питания, на которую можно подать напряжение в диапазоне от 5В до 12В;
- NC – неиспользуемая линия;
- 5V – линия питания, на которую можно подать напряжение 3.3В или 5В. При подаче напряжения питания 3.3В необходимо следить, чтобы на линиях VCC отсутствовало напряжение;
- SH2 – сигнальная линия второго датчика наклона;
- SH1 – сигнальная линия первого датчика наклона;
- GND – линия земли;
- 2 датчика наклона в виде цилиндров, содержащих контактные площадки и свободно перемещающиеся шарики.
Модуль «Датчик температуры и влажности воздуха»
Модуль «Датчик температуры и влажности воздуха» представляет собой устройство для определения значений температуры и влажности окружающей среды. Данный модуль построен на базе классического цифрового датчика температуры и влажности – DHT11. Таким образом, он имеет те же физические ограничения по допустимым к измерениям диапазонам и точности, как и DHT11. Внешний вид модуля «Датчик температуры и влажности воздуха» представлен на рисунках Рис. 1.10 и Рис. 1.11.
Рис. 1.10. Модуль «Датчик температуры и влажности воздуха», вид спереди
Модуль «Датчик температуры и влажности воздуха» имеет:
- Разъем DXL - два трехпиновых разъема типа Molex, содержащих в себе линии GND (земля), VCC (питание), DATA (линия данных). Используются для подключения модуля по интерфейсу Dynamixel, как в одиночном виде, так и в составе цепи устройств.
- Разъем типа RJ14 для подключения модуля в фирменную плату расширения для подключения сенсорных модулей.
- Шестипиновый разъем, содержащий следующие линии:
- VCC – линия питания, на которую можно подать напряжение в диапазоне от 5В до 12В;
- NC – неиспользуемая линия;
Рис. 1.11. Модуль «Датчик температуры и влажности воздуха», вид сзади
- 5V – линия питания, на которую можно подать напряжение 3.3В или 5В. При подаче напряжения питания 3.3В необходимо следить, чтобы на линиях VCC отсутствовало напряжение;
- SIG – сигнальная линия датчика температуры и влажности воздуха;
- NC – неиспользуемая линия;
- GND – линия земли;
- Датчик температуры и влажности DHT11
Модуль «Датчик цвета»
Модуль «Датчик цвета» представляет собой устройство для определения цветового оттенка находящегося рядом предмета в RGB нотации. Модуль построен на классическом сенсоре – TSC3472, способном выдавать данные по I2C интерфейсу. По умолчанию, данный модуль на I2C интерфейсе имеет адрес 0x29, что позволяет обмениться с ним данными, используя стандартные подходы. Внешний вид модуля «Датчик цвета» представлен на рисунках Рис. 1.12 и Рис. 1.13.
Рис. 1.12. Модуль «Датчик цвета», вид спереди
Здесь:
- Разъем DXL - два трехпиновых разъема типа Molex, содержащих в себе линии GND (земля), VCC (питание), DATA (линия данных). Используются для подключения модуля по интерфейсу Dynamixel, как в одиночном виде, так и в составе цепи устройств.
- Разъем типа RJ14 для подключения модуля в фирменную плату расширения для подключения сенсорных модулей.
-
Шестипиновый разъем, содержащий следующие линии:
-
VCC – линия питания, на которую можно подать напряжение в диапазоне от 5В до 12В;
Рис. 1.13. Модуль «Датчик цвета», вид сзади
- NC – неиспользуемая линия;
- 5V – линия питания, на которую можно подать напряжение 3.3В или 5В. При подаче напряжения питания 3.3В необходимо следить, чтобы на линиях VCC отсутствовало напряжение;
- SCL – сигнальная линия интерфейса I2C;
- SDA – сигнальная линия интерфейса I2C;
- GND – линия земли;
- Джампер подсветки – принудительно включает или отключает подсветку.
- Подсветка – светодиод, подсвечивающий измеряемый объект.
- Сенсор TCS3472 - сенсор цвета.
Модуль «Датчик шума»
Модуль «Датчик шума» представляет собой устройство, способное определять относительный уровень окружающего шума и фиксировать одиночные всплески (хлопки). Чувствительным элементом в этом модуле является микрофон, чувствительность которого настраивается с помощью подстроечного резистора. Внешний вид модуля представлен на рисунках Рис. 1.14 и Рис. 1.15.
Рис. 1.14. Модуль «Датчик шума», вид спереди
Модуль «Датчик шума» имеет:
- Разъем DXL - два трехпиновых разъема типа Molex, содержащих в себе линии GND (земля), VCC (питание), DATA (линия данных). Используются для подключения модуля по интерфейсу Dynamixel, как в одиночном виде, так и в составе цепи устройств.
- Разъем типа RJ14 для подключения модуля в фирменную плату расширения для подключения сенсорных модулей.
- Шестипиновый разъем, содержащий следующие линии:
- VCC – линия питания, на которую можно подать напряжение в диапазоне от 5В до 12В;
- NC – неиспользуемая линия;
- 5V – линия питания, на которую можно подать напряжение 3.3В или 5В. При подаче напряжения питания 3.3В необходимо следить, чтобы на линиях VCC отсутствовало напряжение;
- NC – неиспользуемая линия;
Рис. 1.15. Модуль «Датчик шума», вид сзади
- SIG – сигнальная линия микрофона;
- GND – линия земли;
- Подстроечный резистор – резистор, используемый для настройки чувствительности микрофона.
- Микрофон для улавливания шума.
Модуль «Драйвер двигателя постоянного тока»
Модуль «Драйвер двигателя постоянного тока» представляет собой модуль, способный управлять силовой нагрузкой, в виде двигателя постоянного тока. В качестве управляемых двигателей постоянного тока могут выступать популярные двигатели без встроенной системы управления, как со встроенным энкодером, так и без него. Для питания двигателя, подключенного к модулю может быть использовано как питание самого модуля (VCC), так и внешний источник питания, например, для двигателей с нестандартным напряжением питания. Для выбора режима питания двигателя надо установить (если используется питание платы), либо снять (для подключения внешнего источника) джампер VCC-VM. Если у двигателя имеется встроенный энкодер, то его выводы можно подключить к соответствующему блоку штырей, тем самым, становится возможным реализовать систему управления двигателем с использованием обратной связи. Внешний вид модуля «Драйвер двигателя постоянного тока» представлен на рисунках Рис. 1.16 и Рис. 1.17.
Рис. 1.16. Модуль «Драйвер двигателя постоянного тока», вид спереди
Рис. 1.17. Модуль «Драйвер двигателя постоянного тока», вид сзади
Модуль «Драйвер двигателя постоянного тока» имеет:
- Разъем DXL - два трехпиновых разъема типа Molex, содержащих в себе линии GND (земля), VCC (питание), DATA (линия данных). Используются для подключения модуля по интерфейсу Dynamixel, как в одиночном виде, так и в составе цепи устройств.
- Разъем типа RJ14 для подключения модуля в фирменную плату расширения для подключения сенсорных модулей.
- Шестипиновый разъем, содержащий следующие линии:
- VCC – линия питания, на которую можно подать напряжение в диапазоне от 5В до 12В;
- NC – неиспользуемая линия;
- 5V – линия питания, на которую можно подать напряжение 3.3В или 5В. При подаче напряжения питания 3.3В необходимо следить, чтобы на линиях VCC отсутствовало напряжение;
- PWM – сигнальная линия для управления скоростью вращения двигателя;
- DIR – сигнальная линия для управления направлением вращения двигателя;
- GND – линия земли;
- Джампер питания – в установленном состоянии соединяет напряжение, подаваемое на двигатель со входным напряжением питания модуля. В снятом – двигатель запитывается от напряжения, поданного на клемник питания
- Клемник двигателя – для подключения «+» и «-» двигателя постоянного тока
- Клемник питания – клемник для подачи внешнего питания двигателя
- Линии энкодера, используемые для подключения встроенного в двигатель энкодера
Модуль «Драйвер двигателя постоянного тока (2 канала)»
Модуль «Драйвер двигателя постоянного тока (2 канала)», по сути, представляет собой сдвоенный модуль «Драйвер двигателя постоянного тока», способный реализовать систему управления одновременно двумя двигателями постоянного тока. Данный модуль, аналогично одноканальному, способен реализовывать систему управления, на основании данных от встроенных энкодеров, а также позволяет выбирать источник питания двигателей. Внешний вид данного модуля представлен на рисунках Рис. 1.18 и Рис. 1.19.
Рис. 1.18. Модуль «Драйвер двигателя постоянного тока (2 канала)», вид спереди
Рис. 1.19. Модуль «Драйвер двигателя постоянного тока (2 канала)», вид сзади
Модуль «Драйвер двигателя постоянного тока (2 канала)» имеет:
- Разъем DXL - два трехпиновых разъема типа Molex, содержащих в себе линии GND (земля), VCC (питание), DATA (линия данных). Используются для подключения модуля по интерфейсу Dynamixel, как в одиночном виде, так и в составе цепи устройств.
- Разъем типа RJ14 для подключения модуля в фирменную плату расширения для подключения сенсорных модулей.
- Шестипиновый разъем для управления двигателем М1, содержащий следующие линии:
- VCC – линия питания, на которую можно подать напряжение в диапазоне от 5В до 12В;
- NC – неиспользуемая линия;
- 5V – линия питания, на которую можно подать напряжение 3.3В или 5В. При подаче напряжения питания 3.3В необходимо следить, чтобы на линиях VCC отсутствовало напряжение;
- PWM – сигнальная линия для управления скоростью вращения двигателя;
- DIR – сигнальная линия для управления направлением вращения двигателя;
- GND – линия земли.
- четырехпиновый разъем для управления двигателем М2, содержащий следующие линии:
- VCC – линия питания, на которую можно подать напряжение в диапазоне от 5В до 12В;
- PWM – сигнальная линия для управления скоростью вращения двигателя;
- DIR – сигнальная линия для управления направлением вращения двигателя;
- GND – линия земли.
- Джамперы питания – в установленном состоянии соединяют напряжение, подаваемое на двигатели со входным напряжением питания модуля. В снятом – двигатель запитывается от напряжения, поданного на клемник питания.
- Линии энкодера М2 – для подключения встроенного в двигатель М2 энкодера.
- Клемник двигателя М2 – для подключения «+» и «-» двигателя постоянного тока М2.
- Клемник двигателя М1, используемый для подключения «+» и «-» двигателя постоянного тока М1.
- Клемник питания, используемый для подачи внешнего питания двигателя.
- Линии энкодера М1 – для подключения встроенного в двигатель М1 энкодера.
Модуль «Звуковой пьезоизлучатель»
Модуль «Звуковой пьезоизлучатель 4 кГц» представляет собой индикационный модуль, способный издавать звуки фиксированной частоты, путем задания длины управляющего импульса. Внешний вид модуля представлен на рисунках Рис. 1.20 и Рис. 1.21.
Рис. 1.20. Модуль «Звуковой пьезоизлучатель», вид спереди
Модуль «Звуковой пьезоизлучатель» имеет:
- Разъем DXL - два трехпиновых разъема типа Molex, содержащих в себе линии GND (земля), VCC (питание), DATA (линия данных). Используются для подключения модуля по интерфейсу Dynamixel, как в одиночном виде, так и в составе цепи устройств.
- Разъем типа RJ14 для подключения модуля в фирменную плату расширения для подключения сенсорных модулей.
- Шестипиновый разъем, содержащий следующие линии:
- VCC – линия питания, на которую можно подать напряжение в диапазоне от 5В до 12В;
- NC – неиспользуемая линия;
Рис. 1.21. Модуль «Звуковой пьезоизлучатель», вид сзади
- 5V – линия питания, на которую можно подать напряжение 3.3В или 5В. При подаче напряжения питания 3.3В необходимо следить, чтобы на линиях VCC отсутствовало напряжение;
- SIG – сигнальная линия;
- NC – неиспользуемая линия;
- GND – линия земли.
- Пьезоизлучатель – источник звука.
Модуль «ИК приемник»
Модуль «Инфракрасный приемник 38 кГц» («ИК приемник») позволяет улавливать сигналы, подаваемые на частоте 38кГц. Таким образом, данный приемник можно использовать в качестве приемника для различных ИК передатчиков, функционирующих на частоте 38 кГц. Внешний вид модуля «ИК приемник» представлен на рисунках Рис. 1.22 и Рис. 1.23.
Рис. 1.22. Модуль «ИК приемник», вид спереди
Модуль «ИК приемник» имеет:
- Разъем DXL - два трехпиновых разъема типа Molex, содержащих в себе линии GND (земля), VCC (питание), DATA (линия данных). Используются для подключения модуля по интерфейсу Dynamixel, как в одиночном виде, так и в составе цепи устройств.
- Разъем типа RJ14 для подключения модуля в фирменную плату расширения для подключения сенсорных модулей.
- Шестипиновый разъем, содержащий следующие линии:
- VCC – линия питания, на которую можно подать напряжение в диапазоне от 5В до 12В;
- NC – неиспользуемая линия;
Рис. 1.23. Модуль «ИК приемник», вид сзади
- 5V – линия питания, на которую можно подать напряжение 3.3В или 5В. При подаче напряжения питания 3.3В необходимо следить, чтобы на линиях VCC отсутствовало напряжение;
- SIG – сигнальная линия;
- NC – неиспользуемая линия;
- GND – линия земли.
- ИК приемник – приемник ИК излучения, передаваемого на частоте 38 кГц.
Модуль «Инерциальный датчик и магнетометр»
Модуль «Инерциальный датчик и магнетометр» (IMU) является популярным датчиком для получения информации о положении объекта, на котором расположен модуль, в пространстве. Помимо положения, такой модуль способен еще сообщать, с каким ускорением и в какой оси перемещается объект, а также, в каком направлении относительно сторон света ориентирован. Однако, при работе на данный модуль могут сильно повлиять магнитные поля, что может привести в ошибке в показаниях модуля. Модуль построен на базе сенсора MPU-9250, обладающего I2C интерфейсом. По умолчанию, MPU-9250 имеет на I2C шине адрес 0х68. Внешний вид модуля представлен на рисунках Рис. 1.24 и Рис. 1.25.
Рис. 1.24. Модуль «Инерциальный датчик и магнетометр», вид спереди
Модуль «Инерциальный датчик и магнетометр» имеет:
- Разъем DXL - два трехпиновых разъема типа Molex, содержащих в себе линии GND (земля), VCC (питание), DATA (линия данных). Используются для подключения модуля по интерфейсу Dynamixel, как в одиночном виде, так и в составе цепи устройств.
- Разъем типа RJ14 для подключения модуля в фирменную плату расширения для подключения сенсорных модулей.
Рис. 1.25. Модуль «Инерциальный датчик и магнетометр», вид сзади
- Шестипиновый разъем, содержащий следующие линии:
- VCC – линия питания, на которую можно подать напряжение в диапазоне от 5В до 12В;
- NC – неиспользуемая линия;
- 5V – линия питания, на которую можно подать напряжение 3.3В или 5В. При подаче напряжения питания 3.3В необходимо следить, чтобы на линиях VCC отсутствовало напряжение;
- SCL – сигнальная линия интерфейса I2C;
- SDA – сигнальная линия интерфейса I2C;
- GND – линия земли.
- IMU сенсор – датчик положения, содержащий в своем составе гироскоп, акселерометр и магнетометр.
Модуль «Концевой выключатель»
Модуль «Концевой выключатель», по сути, представляет собой кнопку, имеющую два состояния – нажата и отпущена. При нажатии на кнопку концевого выключателя происходит изменение состояния линии, анализируя которое можно делать вывод о состоянии переключателя. Данный модуль рекомендуется использовать совместно с какими-либо исполнительными механизмами, причем, таким образом, чтобы при функционировании исполнительного механизма с помощью концевого выключателя фиксировать его положение. Например, модуль можно установить рядом с сервоприводом, перемещающим некий объект, и при достижении объектом концевого выключателя можно делать вывод о достижении объектом требуемого положения. В отличие от кнопки, выключатель обладает язычком, для нажатия на который требуется гораздо меньше усилий, чем на нажатие кнопки, тем самым, объект при нажатии не деформируется. Внешний вид модуля «Концевой выключатель» представлен на рисунках Рис. 1.26 и Рис. 1.27.
Рис. 1.26. Модуль «Концевой выключатель», вид спереди
Рис. 1.27. Модуль «Концевой выключатель», вид сзади
Модуль «Концевой выключатель» имеет:
- Разъем DXL - два трехпиновых разъема типа Molex, содержащих в себе линии GND (земля), VCC (питание), DATA (линия данных). Используются для подключения модуля по интерфейсу Dynamixel, как в одиночном виде, так и в составе цепи устройств.
- Разъем типа RJ14 для подключения модуля в фирменную плату расширения для подключения сенсорных модулей.
- Шестипиновый разъем, содержащий следующие линии:
- VCC – линия питания, на которую можно подать напряжение в диапазоне от 5В до 12В;
- NC – неиспользуемая линия;
- 5V – линия питания, на которую можно подать напряжение 3.3В или 5В. При подаче напряжения питания 3.3В необходимо следить, чтобы на линиях VCC отсутствовало напряжение;
- NC – неиспользуемая линия;
- SIG – сигнальная линия;
- GND – линия земли.
- Концевой переключатель – замыкает сигнальную линию при нажатии.
Модуль «Тактовая кнопка»
Модуль «Тактовая кнопка», по своей сути, является обычной тактовой кнопкой, размещенной на плате с микроконтроллером. Данный модуль предполагается использовать для более удобного подключения кнопок к популярным микроконтроллерам. Внешний вид модуля представлен на рисунках Рис. 1.28 и Рис. 1.29.
Рис. 1.28. Модуль «Тактовая кнопка», вид спереди
Модуль «Тактовая кнопка» имеет:
- Разъем DXL - два трехпиновых разъема типа Molex, содержащих в себе линии GND (земля), VCC (питание), DATA (линия данных). Используются для подключения модуля по интерфейсу Dynamixel, как в одиночном виде, так и в составе цепи устройств.
- Разъем типа RJ14 для подключения модуля в фирменную плату расширения для подключения сенсорных модулей.
- Шестипиновый разъем, содержащий следующие линии:
- VCC – линия питания, на которую можно подать напряжение в диапазоне от 5В до 12В;
- NC – неиспользуемая линия;
Рис. 1.29. Модуль «Тактовая кнопка», вид сзади
- 5V – линия питания, на которую можно подать напряжение 3.3В или 5В. При подаче напряжения питания 3.3В необходимо следить, чтобы на линиях VCC отсутствовало напряжение;
- NC – неиспользуемая линия;
- SIG – сигнальная линия;
- GND – линия земли.
- Кнопка – замыкает сигнальную линию при нажатии.
Модуль «Потенциометр»
Модуль «Потенциометр» представляет собой стандартный 10 кОм потенциометр с линейной характеристикой, размещенный на плате с микроконтроллером. Данный модуль предполагается использовать для более удобного подключения такого органа управления, как потенциометр, к популярным контроллерам. Внешний вид модуля «Потенциометр» представлен на рисунках Рис. 1.30 и Рис. 1.31.
Рис. 1.30. Модуль «Потенциометр», вид спереди
Модуль «Потенциометр» имеет:
- Разъем DXL - два трехпиновых разъема типа Molex, содержащих в себе линии GND (земля), VCC (питание), DATA (линия данных). Используются для подключения модуля по интерфейсу Dynamixel, как в одиночном виде, так и в составе цепи устройств.
- Разъем типа RJ14 для подключения модуля в фирменную плату расширения для подключения сенсорных модулей.
- Шестипиновый разъем, содержащий следующие линии:
- VCC – линия питания, на которую можно подать напряжение в диапазоне от 5В до 12В;
- NC – неиспользуемая линия;
Рис. 1.31. Модуль «Потенциометр», вид сзади
- 5V – линия питания, на которую можно подать напряжение 3.3В или 5В. При подаче напряжения питания 3.3В необходимо следить, чтобы на линиях VCC отсутствовало напряжение;
- NC – неиспользуемая линия;
- SIG – сигнальная линия;
- GND – линия земли.
- Потенциометр – делитель напряжения, регулирующий напряжение в сигнальной линии.
Модуль «Светодиод»
Модуль «Светодиод» представляет собой стандартный светодиод белого цвета, размещенный на плате с микроконтроллером. Данный модуль предполагается использовать для более удобного подключения такого индикационного элемента, как светодиод, к популярным контроллерам. Внешний вид модуля представлен на рисунках Рис. 1.32 и Рис. 1.33.
Рис. 1.32. Модуль «Светодиод», вид спереди
Модуль «Светодиод» имеет:
- Разъем DXL - два трехпиновых разъема типа Molex, содержащих в себе линии GND (земля), VCC (питание), DATA (линия данных). Используются для подключения модуля по интерфейсу Dynamixel, как в одиночном виде, так и в составе цепи устройств.
- Разъем типа RJ14 для подключения модуля в фирменную плату расширения для подключения сенсорных модулей.
- Шестипиновый разъем, содержащий следующие линии:
- VCC – линия питания, на которую можно подать напряжение в диапазоне от 5В до 12В;
- NC – неиспользуемая линия;
Рис. 1.33. Модуль «Светодиод», вид сзади
- 5V – линия питания, на которую можно подать напряжение 3.3В или 5В. При подаче напряжения питания 3.3В необходимо следить, чтобы на линиях VCC отсутствовало напряжение;
- EN – сигнальная линия;
- NC – неиспользуемая линия;
- GND – линия земли.
- Светодиод – одноцветный источник излучения.
Модуль «Силовой ключ»
Модуль «Силовой ключ» представляет собой модуль управления силовой нагрузкой в режиме «Вкл / Выкл». В качестве силовой нагрузки для данного модуля может выступать различные источники освящения, например, светодиодная лента, помпа/насос и подобные устройства. Также, данный модуль оснащен клемником для подачи внешнего питания. Таким образом, с его помощью можно коммутировать не только питание, поступающее по линии VCC, а также питание от внешнего источника. Какое питание необходимо коммутировать, выбирается с помощью джампера. Внешний вид модуля «Силовой ключ» показан на рисунках Рис. 1.34 и Рис. 1.35.
Рис. 1.34. Модуль «Силовой ключ», вид спереди
Рис. 1.35. Модуль «Силовой ключ», вид сзади
Модуль «Силовой ключ» имеет:
- Разъем DXL - два трехпиновых разъема типа Molex, содержащих в себе линии GND (земля), VCC (питание), DATA (линия данных). Используются для подключения модуля по интерфейсу Dynamixel, как в одиночном виде, так и в составе цепи устройств.
- Разъем типа RJ14 для подключения модуля в фирменную плату расширения для подключения сенсорных модулей.
- Шестипиновый разъем, содержащий следующие линии:
- VCC – линия питания, на которую можно подать напряжение в диапазоне от 5В до 12В;
- NC – неиспользуемая линия;
- 5V – линия питания, на которую можно подать напряжение 3.3В или 5В. При подаче напряжения питания 3.3В необходимо следить, чтобы на линиях VCC отсутствовало напряжение;
- EN – сигнальная линия;
- NC – неиспользуемая линия;
- GND – линия земли.
- Джампер питания – в установленном состоянии коммутирует напряжение питания модуля. В снятом – внешнее напряжение.
- Клемник питания, используемый для подачи внешнего напряжения для коммутации.
- Коммутационный клемник – клемник, используемый для подключения управляемого устройства.
Модуль «Трехцветный светодиод»
Модуль «Трехцветный светодиод» представляет собой стандартный RGB светодиод, размещенный на плате с микроконтроллером. Для управления каждым каналом в отдельности на модуле выведены отдельные линии. Данный модуль предполагается использовать для более удобного подключения такого индикационного элемента, как RGB-светодиод, к популярным контроллерам. Внешний вид модуля представлен на рисунках Рис. 1.36 и Рис. 1.37.
Рис. 1.36. Модуль «Трехцветный светодиод», вид спереди
Модуль «Трехцветный светодиод» имеет:
- Разъем DXL - два трехпиновых разъема типа Molex, содержащих в себе линии GND (земля), VCC (питание), DATA (линия данных). Используются для подключения модуля по интерфейсу Dynamixel, как в одиночном виде, так и в составе цепи устройств.
- Разъем типа RJ14 для подключения модуля в фирменную плату расширения для подключения сенсорных модулей.
- Шестипиновый разъем, содержащий следующие линии:
- VCC – линия питания, на которую можно подать напряжение в диапазоне от 5В до 12В;
- R – сигнальная линия для управления красной составляющей цвета;
Рис. 1.37. Модуль «Трехцветный светодиод», вид сзади
- 5V – линия питания, на которую можно подать напряжение 3.3В или 5В. При подаче напряжения питания 3.3В необходимо следить, чтобы на линиях VCC отсутствовало напряжение;
- G – сигнальная линия для управления зеленой составляющей цвета;
- В – сигнальная линия для управления синей составляющей цвета;
- GND – линия земли.
- RGB cветодиод – трехцветный источник излучения.
Модуль «ИК энкодер»
Модуль «ИК энкодер» представляет собой датчик определения числа оборотов вращающегося вала. Для этого на вал надевается черно-белый диск, модуль крепится максимально близко к вращающемуся диску и на основании счета черных и белых полос можно сделать вывод о скорости вращения вала. В качестве черно-белого диска можно использовать черный пластиковый диск с прорезями. Внешний вид модуля показан на рисунках Рис. 1.38 и Рис. 1.39.
Рис. 1.38. Модуль «ИК энкодер», вид спереди
Модуль «ИК энкодер» имеет:
- Разъем DXL - два трехпиновых разъема типа Molex, содержащих в себе линии GND (земля), VCC (питание), DATA (линия данных). Используются для подключения модуля по интерфейсу Dynamixel, как в одиночном виде, так и в составе цепи устройств.
- Разъем типа RJ14 для подключения модуля в фирменную плату расширения для подключения сенсорных модулей.
- Шестипиновый разъем, содержащий следующие линии:
- VCC – линия питания, на которую можно подать напряжение в диапазоне от 5В до 12В;
- NC – неиспользуемая линия;
Рис. 1.39. Модуль «ИК энкодер», вид сзади
- 5V – линия питания, на которую можно подать напряжение 3.3В или 5В. При подаче напряжения питания 3.3В необходимо следить, чтобы на линиях VCC отсутствовало напряжение;
- NC – неиспользуемая линия;
- SIG – сигнальная линия;
- GND – линия земли.
- ИК датчик, содержащий источник и приемник ИК сигнала.
Модуль «Датчик силы»
Модуль «Датчик Силы» представляет собой устройство для измерения присутствия и относительной величины локализованного физического давления. Он может быть использован в различных проектах, где требуется точное измерение усилия.
Работа модуля основана на изменении сопротивления в зависимости от давления, примененного на его поверхность. Чем больше усилие, тем ниже становится сопротивление датчика. Исходное сопротивление модуля в отсутствие внешнего воздействия составляет около 1 МОм.
Для измерения силы с использованием этого модуля, создается переменное напряжение. Затем, переменное напряжение считывается аналого-цифровым преобразователем микроконтроллера. Полученные данные можно использовать для дальнейшего анализа, обработки или отображения.
Рабочий диапазон усилий для данной модели составляет от 0,1 до 10 кг. Это означает, что модуль может измерять силу в указанном диапазоне с высокой точностью.
Рис. 1.40. Модуль «Датчик силы», вид спереди
Рис. 1.41. Модуль «Датчик силы», вид сзади
Модуль «Датчик силы» имеет:
- Разъем DXL – два трехпиновых разъёма типа Molex, содержащих в себе линии GND (земля), VCC (питание), DATA (линия данных). Используется для подключения модуля по интерфейсу Dynamixel, как в одиночном виде, так и в составе цепи устройств.
- Разъем типа RJ14 для подключения модуля в фирменную плату расширения для подключения сенсорных модулей.
- Шестипиновый разъем, содержащий следующие линии:
- VCC – линия питания, на которую можно подать напряжение в диапазоне от 5В до 12В.
- NC – неиспользуемая линия.
- 5V – линия питания, на которую можно подать напряжение 3.3В или 5В. При подаче напряжения питания 3.3В необходимо следить, чтобы на линиях VCC отсутствовало напряжение.
- SCL – сигнальная линия интерфейса I2C.
- SDA – сигнальная линия интерфейса I2C.
- GND – линия земли.
- Силовой ключ.
Модуль «Датчик освещенности»
Модуль «Датчик освещенности» – это устройство, предназначенное для измерения интенсивности света. Модуль применяются в различных образовательных проектах, начиная от систем автоматического управления освещением, заканчивая сенсорами, для определения точного уровня освященности.
Ключевым элементом модуля датчика освещенности является фоторезистор (или LDR - Light Dependent Resistor). Фоторезистор – это элемент, сопротивление которого изменяется в зависимости от падающего на него светового потока. При увеличении интенсивности света сопротивление фоторезистора уменьшается, а при уменьшении освещенности – возрастает.
Примерная работа датчика освещенности состоит в следующем:
- Фоторезистор установлен на печатной плате модуля и подключен к электрической цепи.
- При изменении уровня освещенности изменяется сопротивление фоторезистора.
- Это изменение сопротивления можно преобразовать в изменение напряжения с помощью простой делительной цепи с фоторезистором в одной из ветвей.
Рис. 1.42. Модуль «Датчик освещенности», вид спереди
- Изменение напряжения может быть измерено и обработано микроконтроллером или аналогово-цифровым преобразователем для получения данных о величине освещенности.
- Полученные данные могут быть использованы для автоматического управления.
Рис. 1.43. Модуль «Датчик освещенности», вид сзади
Модуль «Датчик освещенности» имеет:
- Разъем DXL – два трехпиновых разъёма типа Molex, содержащих в себе линии GND (земля), VCC (питание), DATA (линия данных). Используется для подключения модуля по интерфейсу Dynamixel, как в одиночном виде, так и в составе цепи устройств.
- Разъем типа RJ14 для подключения модуля в фирменную плату расширения для подключения сенсорных модулей.
- Шестипиновый разъем, содержащий следующие линии:
- VCC – линия питания, на которую можно подать напряжение в диапазоне от 5В до 12В.
- NC – неиспользуемая линия.
- 5V – линия питания, на которую можно подать напряжение 3.3В или 5В. При подаче напряжения питания 3.3В необходимо следить, чтобы на линиях VCC отсутствовало напряжение.
- SCL – сигнальная линия интерфейса I2C.
- SDA – сигнальная линия интерфейса I2C.
- GND – линия земли.
- Датчик освещенности.
Модуль «Ультразвуковой дальномер»
Модуль «Ультразвуковой дальномер» — это электронное устройство, предназначенное для определения расстояния до объектов с помощью акустических волн. Работает на принципе эхолокации, аналогично системе ориентации, используемой летучими мышами и дельфинами.
Излучатель (передатчик): Генерирует короткие ультразвуковые импульсы с частотой, обычно варьирующейся от 25 до 40 кГц, недоступные для человеческого уха. Приемник (детектор): Захватывает отраженные ультразвуковые сигналы, возвращающиеся после взаимодействия с объектами в измеряемой зоне. Далее модуль анализирует время, затраченное на прохождение ультразвуковых волн от датчика до объекта и обратно, и вычисляет расстояние до препятствия.
Модуль может быть легко адаптирован под различные задачи измерения расстояний в различных проектах, в том числе и образовательных.
Рис. 1.44. Модуль «Ультразвуковой дальномер», вид спереди
Рис. 1.45. Модуль «Ультразвуковой дальномер», вид сзади
Модуль «Ультразвуковой дальномер» имеет:
- Разъем DXL – два трехпиновых разъёма типа Molex, содержащих в себе линии GND (земля), VCC (питание), DATA (линия данных). Используется для подключения модуля по интерфейсу Dynamixel, как в одиночном виде, так и в составе цепи устройств.
- Разъем типа RJ14 для подключения модуля в фирменную плату расширения для подключения сенсорных модулей.
- Шестипиновый разъем, содержащий следующие линии:
- VCC – линия питания, на которую можно подать напряжение в диапазоне от 5В до 12В.
- NC – неиспользуемая линия.
- 5V – линия питания, на которую можно подать напряжение 3.3В или 5В. При подаче напряжения питания 3.3В необходимо следить, чтобы на линиях VCC отсутствовало напряжение.
- SCL – сигнальная линия интерфейса I2C.
- SDA – сигнальная линия интерфейса I2C.
- GND – линия земли.
- Ультразвуковой дальномер.
Модуль «Джойстик»
Модуль «Джойстик» может использоваться как аналоговое устройство управления. Напряжения на оси X или Y можно использовать для определения положения джойстика по соответствующей оси.
Кроме осей перемещения, джойстик также имеет кнопку, которая может быть активирована нажатием на сам стик. Это означает, что при нажатии на кнопку происходит событие или активизация заданной функции.
Модуль «Джойстик» предоставляет модуль управления и контроля за перемещением объектов или активацией функций в проекте, в котором он применен. Подключив его к контроллеру появляется возможность гибко управлять устройствами или синхронизировать с приложениями.
Рис. 1.46. Модуль «Джойстик», вид спереди
Модуль «Джойстик» имеет:
- Разъем DXL – два трехпиновых разъёма типа Molex, содержащих в себе линии GND (земля), VCC (питание), DATA (линия данных). Используется для подключения модуля по интерфейсу Dynamixel, как в одиночном виде, так и в составе цепи устройств.
- Разъем типа RJ14 для подключения модуля в фирменную плату расширения для подключения сенсорных модулей.
Рис. 1.47. Модуль «Джойстик», вид сзади
- Шестипиновый разъем, содержащий следующие линии:
- VCC – линия питания, на которую можно подать напряжение в диапазоне от 5В до 12В.
- NC – неиспользуемая линия.
- 5V – линия питания, на которую можно подать напряжение 3.3В или 5В. При подаче напряжения питания 3.3В необходимо следить, чтобы на линиях VCC отсутствовало напряжение.
- SCL – сигнальная линия интерфейса I2C.
- SDA – сигнальная линия интерфейса I2C.
- GND – линия земли.
- Джойстик.
Модуль «Преобразователь интерфейсов»
Модуль «Преобразователь интерфейсов» представляет собой универсальное устройство, которое позволяет подключать различные типы интерфейсов к вашей системе. Модуль поддерживает следующие интерфейсы: I2C, SPI, USART, DAC и PWN.
Интерфейс I2C (Inter-Integrated Circuit) обеспечивает двустороннюю передачу данных между устройствами посредством двух проводов - линий данных и тактового сигнала.
SPI (Serial Peripheral Interface) - интерфейс, использующийся для связи между микроконтроллерами и периферийными устройствами, такими как дисплеи, сенсоры и память. Модуль позволяет подключать устройства с интерфейсом SPI к системе и обмениваться данными с ними.
USART (Universal Synchronous and Asynchronous Receiver-Transmitter)
- это универсальный последовательный интерфейс связи, который поддерживает как синхронный, так и асинхронный режимы передачи данных.
DAC (Digital-to-Analog Converter) - это устройство, преобразующее цифровой сигнал в аналоговый. Модуль позволяет подключать устройства для управления аналоговыми устройствами и для генерации сигналов различных комбинаций и амплитуд.
PWM (Pulse Width Modulation) - это техника управления сигналами, в которой ширина импульсов изменяется для управления мощностью и скоростью различных устройств, таких как моторы, светодиоды и сервоприводы.
Рис. 1.48. Модуль «Преобразователь интерфейсов», вид спереди
Рис. 1.49. Модуль «Преобразователь интерфейсов», вид сзади
Модуль «Преобразователь интерфейсов» имеет:
- Разъем DXL – два трехпиновых разъёма типа Molex, содержащих в себе линии GND (земля), VCC (питание), DATA (линия данных). Используется для подключения модуля по интерфейсу Dynamixel, как в одиночном виде, так и в составе цепи устройств.
- Разъем типа RJ14 для подключения модуля в фирменную плату расширения для подключения сенсорных модулей.
- Шестипиновый разъем, содержащий следующие линии:
- VCC – линия питания, на которую можно подать напряжение в диапазоне от 5В до 12В.
- NC – неиспользуемая линия.
- 5V – линия питания, на которую можно подать напряжение 3.3В или 5В. При подаче напряжения питания 3.3В необходимо следить, чтобы на линиях VCC отсутствовало напряжение.
- SCL – сигнальная линия интерфейса I2C.
- SDA – сигнальная линия интерфейса I2C.
- GND – линия земли.
- Преобразователь интерфейсов.
Выбор режима
Всего реализовано пять режимов работы интерфейса, такие как:
- DAC - режим цифро-аналогового преобразователя
- PWM - упрощенный режим ШИМ
- I2C - режим конвертера Dynamixel<>I2C
- SPI - режим конвертера Dynamixel<>SPI
- USART - режим конвертера Dynamixel<>USART
Для выбора режима работы устройства надо записать соответствующее значение из таблицы 1.1 в управляющий регистр 28.
| Режим | DAC | PWM | I2C | SPI | UART/(USART-MASTER) | (USART/SPI) SLAVE |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Значение | 0x20 | 0x21 | 0x22 | 0x23 | 0x24 | 0x25 |
Таблица 1.1
Режим ЦАП (DAC)
Переключение в режим DAC
Для переключения устройства в режим работы DAC необходимо, в соответствии с таблицей 1.1, в управляющий регистр 28 записать значение 0x20. После получения ответного пакета, подтверждающего успешную передачу, микроконтроллер перейдет в режим ЦАП.
Цикл отправки данных
Отправка данных производится по очереди в два буфера, тот буфер, в который надо записать данные, определяется по флагу, который присылает микроконтроллер по освобождению какого-либо из буферов. Значения байта флага и их описания приведены в таблице 1.2.
| Значение байта | Описание |
|---|---|
| 0xFA | Можно записывать буфер A, он свободен |
| 0xFB | Можно записывать буфер B, он свободен |
| 0xFC | Можно записывать оба буфера, они свободны |
Таблица 1.2
Третий вариант флага (0xFC) используется на практике только в самом начале передачи, когда оба буфера пусты.
Процесс передачи начинается так: после переключения микроконтроллера в режим ЦАП, он должен сразу отправить флаг на запись обоих буферов. Хост принимает этот флаг и записывает последовательно оба буфера. Далее ожидает следующего флага от микроконтроллера. Когда он его принимает, в соответствии с его значением производит запись в один из буферов, и так далее.
Структура пакета аудиоданных
В таблице 1.3 приведен пример структуры пакета данных, с помощью которого можно записать 3 байта данных в буфер А. Первый байт всегда должен быть 0xFF, это признак начала пакета. Второй байт это адрес буфера, в который производится запись. Он может быть, по аналогии с флагами из таблице 1.2, либо 0xFA для записи в первый буфер, либо 0xFB для записи во второй буфер. Третий байт количество байт данных в пакете. Далее идут данные. Последний байт должен всегда иметь значение 0xFE, это признак конца пакета.
| 0xFF | 0xFA | 0x03 | 0x80 | 0x70 | 0x90 | 0xFE |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Заголовок | Адрес буфера | Длина данных | Данные 1 | Данные 2 | Данные 3 | Конец передачи |
Таблица 1.3
В текущей реализации используются буферы данных размера 120 байт. Соответственно, длина данных в пакете будет равна 120, длина всего пакета - 124.
Поскольку устройство имеет два канала для воспроизведения сигналов, данные в пакетах представляют собой значения амплитуды сигналов для каждого канала, идущие друг за другом. То есть, все байты с нечетными номерами - канал 1, а с четными номерами - канал 2. Если взять пример, приведенный выше, из трех байт данных байты 0x80 и 0x90 запишутся в первый канал, а байт 0x70 - во второй.
Переход из режима ЦАП в режим DXL
При необходимости устройство можно перевести обратно в режим работы с протоколом Dynamixel. Для этого необходимо отправить ему команду:
После этого необходимо выдержать паузу не менее 100 мс, необходимую для переключения режимов работы микроконтроллера. После этого можно продолжать работать с микроконтроллером по обычному протоколу Dynamixel.
Режим PWM
Это упрощенный режим ШИМ, в котором можно задать частоту и скважность. В таблице 1.4 представлены регистры управления:
| Функция | Выбор режима | Включение 1-го канала | Включение 2-го канала | Настройки |
| Адрес | 28 | 24 | 25 | 26 |
| Значения | 0x21 ( см. табл.1) |
On: 0x02 | On: 0x02 | [0x , 0x , 0x , 0x ] |
| Off: 0x01 | Off: 0x01 |
Таблица 1.4
Для того, чтобы сконфигурировать и запустить устройство в режиме ШИМ, надо выбрать режим ШИМ в регистре 28, далее записать по адресу 26 массив настроек из 4 байт следующего вида:
| b1 | Предделитель 1 | Целое число, 0…255, f = 62500/(2^TIM_2_PSC) |
|---|---|---|
| b2 | Скважность 1 | Целое число 0…255 |
| b3 | Предделитель 2 | Целое число, 0…255, f = 62500/(2^TIM_2_PSC) |
| b4 | Скважность 2 | Целое число, 0…255 |
Далее можно в произвольном порядке включать и выключать оба канала. При необходимости изменить настройки их можно перезаписать без перезапуска ШИМ.
Режим I2C
Режим I2C позволяет отправлять с интерфейса на подключенное устройство команды и читать с него данные с помощью интерфейса I2C. Для управления используются следующие регистры:
| Функция | Адрес | Значения | |
|---|---|---|---|
| Выбор режима | 28 | 0x22 (табл.1) | |
| Начало передачи/приема | 29 | 0x02 запись | 0x01 чтение |
| Частота CCR_MSB | 34 | 0xXX | |
| Частота CCR_LSB | 35 | 0xXX | |
| Информация | 26 | uint8_t data[SIZE] = {. }, SIZE<64 | |
| Статус | 36 | 0x04 - занят | 0x02 - готов |
Общение с помощью I2C происходит следующим образом: Инициализация. Настраивается частота работы интерфейса для этого служат регистры 34 и 35. Частота работы рассчитывается по формуле: f = 16 000 000/(2*CCR).
При этом CCR_MSB и CCR_LSB - это старший и младший байты числа CCR.
Наиболее распространенные частоты и значения MSB/LSB для них приведены в таблице ниже:
| Частота, Гц | MSB | LSB |
|---|---|---|
| 20000 | 0x01 | 0x90 |
| 50000 | 0x00 | 0xA0 |
| 100000 | 0x00 | 0x50 |
Далее в регистр 28 записывается значение 0x22 - выбор режима I2C.
Структура пакета данных
Пакет данных для записи:
| 0x77 | 0x01 | 0x02 | [0xAB, 0xCD] |
|---|---|---|---|
| Адрес устройства | Адрес регистра для чтения/записи | Длина данных | Данные |
Данный пакет адресован устройству 0x77. Он позволяет записать в регистры 0x01 и 0x02 байты 0xAB и 0xCD.
Пакет данных для чтения:
| 0x77 | 0x01 | 0x02 |
|---|---|---|
| Адрес устройства | Адрес регистра для чтения/записи | Длина данных |
Данный пакет адресован устройству 0x77. Он позволяет прочитать регистры 0x01 и 0x02.
Процесс обмена данными
Со стороны хоста процесс обмена данными выглядит так: записываем данные (26), далее пишем флаг начала записи (0x02) или чтения (0x01) в регистр 29 ждем, пока значение регистра 36 будет 0x02 (готов). Далее можно отправлять следующий пакет.
При необходимости принятые данные можно считать из регистра 26 после конца передачи. Следующая передача затрет данные новыми.
Режим SPI
Режим SPI позволяет отправлять с интерфейса на подключенное устройство команды и читать с него данные с помощью интерфейса SPI. Для управления используются следующие регистры:
| Функция | Адрес | Значения | |
|---|---|---|---|
| Выбор режима | 28 | 0x23 (табл.1) | |
| Начало обмена | 29 | 0x02 старт | |
| Настройки | 34 | 0xXX | |
| Информация | 26 | uint8_t data[SIZE] = {. }, SIZE<64 | |
| Длина информации | 25 | 0xXX…0x64 | |
| Статус | 36 | 0x04 - занят | 0x02 - готов |
Общение с помощью SPI происходит следующим образом:
Инициализация. Сначала настраивается частота работы интерфейса и параметры полярности и фазы тактового генератора- для этого служит регистр 34. Настройки устанавливаются согласно таблице ниже:
| 0b | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Назна- чение | SLV | DIV[2] | DIV[1] | DIV[0] | CPHA | CPOL |
Параметры CPHA и CPOL выставляются в зависимости от подключенного устройства, чаще всего CPHA = 0 и CPOL = 0.
Частота задается следующим образом:
000: fMASTER/2
001: fMASTER/4
010: fMASTER/8
011: fMASTER/16
100: fMASTER/32
101: fMASTER/64
110: fMASTER/128
111: fMASTER/256,
где fMASTER = 16 MHz
Параметр SLV нужен для выбора режима SPI: Master или Slave. Для того, чтобы выстаивть режим Slave - необходимо выставить бит в 1.
Далее в регистр 28 записывается значение 0x23 - выбор режима SPI.
Со стороны хоста процесс обмена данными выглядит так: записываем регистр длины данных (25), записываем сами данные (26), далее пишем флаг начала передачи (0x02) в регистр 29 ждем, пока значение регистра 36 будет 0x02 (готов). Далее можно отправлять следующий пакет.
При необходимости принятые данные можно считать из регистра 26 после конца передачи. Следующая передача затрет данные новыми.
Режим USART
Режим USART позволяет отправлять с интерфейса на подключенное устройство команды и читать с него данные с помощью интерфейса USART. Для управления используются следующие регистры:
| Функция | Адрес | Значения | |
|---|---|---|---|
| Выбор режима | 28 | 0x24 (табл.1) | |
| Начало обмена | 29 | 0x02 старт | |
| Настройки | 34 | 0xXX | |
| Информация | 26 | uint8_t data[SIZE] = {. }, SIZE<64 | |
| Длина информации | 25 | 0xXX…0x64 | |
| Статус | 36 | 0x04 - занят | 0x02 - готов |
Общение с помощью SPI происходит следующим образом:
Инициализация. Далее настраивается частота работы интерфейса и параметры полярности и фазы тактового генератора - для этого служит регистр 34. Настройки устанавливаются согласно таблице ниже:
| 0b | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Назна- чение | CKEN | DIV[3] | DIV[2] | DIV[1] | DIV[0] | word length | CPHA | CPOL |
Параметры CPHA и CPOL выставляются в зависимости от подключенного устройства, чаще всего CPHA = 0 и CPOL = 0. Длина слова при передаче: 0 - 8 бит, 1 - 9 бит. Параметр CKEN выставляется в зависимости от режима передачи: синхронный или асинхронный. Для того, чтобы включить синхронный режим USART, необходимо выставить CKEN в 1.
Частота (baudrate) задается следующим образом:
0001 - 9600 бит/с
0010 - 19200 бит/с
0011 - 57600 бит/с
0100 - 115200 бит/с
0101 - 200000 бит/с
0110 - 250000 бит/с
0111 - 400000 бит/с
1000 - 500000 бит/с
1001 - 1000000 бит/с
Далее в регистр 28 записывается значение 0x23 - выбор режима USART.
Со стороны хоста процесс обмена данными выглядит так: записываем регистр длины данных (25), записываем сами данные (26), далее пишем флаг начала передачи (0x02) в регистр 29, и ждем порядка 100 мс. При необходимости можно считать значения из регистра 26. Далее можно отправлять следующий пакет.
При необходимости принятые данные можно считать из регистра 26 после конца передачи. Следующая передача затрет данные новыми.
Center-nav