瑞昱Ameba物联网开发板--Ameba四轮小车制作

simon西

很多电子竞赛都需要一个可以移动的平台来完成一些任务，四轮小车是最常见的移动平台之一，瑞昱的Ameba单片机同样可以用来制作一个行动敏捷的四轮小车，以下是具体操作：


AmebaMotors 介绍
这个 library提供控制马达相关的library，其中一些内容的实作使用Ameba for Arduino SDK 1.0.6版的内容。
你可以在这个地方下载library: AmebaMotors
下载之后，参考Arduino官方网站的教学文章将zip档的library加入Ameba： https://www.arduino.cc/en/Guide/Libraries#toc4

材料准备

• Ameba x 1
• L298N H-Bridge x 1
• 4轮车 or 2轮车+万向轮
  

L298N用来控制马达的模组，它可以驱动2个DC马达，或是2相4个DC马达。
这个范例将L298N用于2相4个DC马达，所以材料上使用4轮车。手边如果没有4轮车也可以使用2轮车
4轮车套件通常含有以下内容：

• 4个DC马达
• 4个轮子
• 车体
• 4个测速码盘
  

你可以在网路上找到类似的内容：
http://www.ebay.com/itm/4WD-Robot-Smart-Car-Chassis-Kits-car-with-Speed-Encoder-DC-3v-5V-6V-for-Arduino-/171122633517
http://www.dx.com/p/arduino-compatible-bluetooth-controlled-robot-car-kits-146418#.Vtf6J_l96Uk
http://goods.ruten.com.tw/item/show?21550316391242

价钱可能会因为一些额外的模组而有不同，有些会多加电池盒、蓝芽模组、超音波测距模组、红外线测距模组……。
建议写程式并测试完马达运作之后，再将车子组装起来。

材料说明

• DC马达
  一般的DC马达使用两根线控制正反转。如下图，当我们将L接GND，R接3V3，马达就会开始转动，将L接3V3，R接GND，马达就会反转。如果将3V3改成5V就可以得到更高的转速。马达可以承受的电流要参考马达的规格。
  
  一般买到的小车套件都已经为马达包装成适合加上轮子，我们可以测试一下它的转向，底下是常见的包装，中间有凸起来的地方代表这面装轮子：
  
• L298N H-Bridge
  L298N模组在市面上可以看到不同包装，但一般都会有底下这些pin
  
  
  • +12V: L298N的板子供电，不同模组可以接受的电压不同，常见的range有+6V~+12V, +5V~+12V, +7V~+12V, >=+12V
  • GND: 接电源的GND
  • +5V: 如果L298N供电的部份大于+7V，那么+5V的地方可以再供电给其它板子(EX. Ameba)。 +12V上面有个jumper，Jumper接上才有提供+5V。
  • OUT1, OUT2: 用来输出并控制第一组马达。它的接点使用螺丝，一般最多接两条线，所以可以一次控制两个马达。 (但要注意螺丝是否有锁紧，或是有接触不良的情况)
  • OUT3, OUT4: 用来输出并控制第二组马达
  • ENA, IN1, IN2: 接受输入讯号来控制OUT1与OUT2
    • ENA用来控制第二组马达转速，一般会用PWM来控制。如果不需要控制转速可以用jumper接到5V。
    • IN1与IN2控制第一组马达正反转：
      

      IN1	IN2	OUT1	OUT2
      LOW	LOW	LOW	LOW
      HIGH	LOW	HIGH	LOW
      LOW	HIGH	LOW	HIGH

      
      
  • ENB, IN3, IN4: 接受输入讯号来控制OUT3与OUT4
    • ENB用来控制第二组马达转速，一般会用PWM来控制。如果不需要控制转速可以用jumper接到5V。
    • IN3与IN4控制第一组马达正反转：
      

      IN3	IN4	OUT1	OUT2
      LOW	LOW	LOW	LOW
      HIGH	LOW	HIGH	LOW
      LOW	HIGH	LOW	HIGH

      
      
    
    
  
  

范例说明

这个范例会让小车自己跑基本动作
打开范例 “Files” -> “Examples” -> “AmebaMotors” -> “car2wd_digit_control”。(如果没看到范例，请参考前面的步骤确定l​​ibrary已安装)
范例里使用这几根PIN:

ENA	IN1	IN2	IN3	IN4	ENB
8	9	10	11	12	13

并且接线如下图：

注意事項:

• 这边我们将Ameba的5V接到L298N的+12V供电的地方，但并不是每个L298N模组都可以使用5V供电。如果不行的话，请使用其它电源(Ex. +12V)供电给L298N的+12V接脚，再用L298N的+5V供电给Ameba
• 马达的接法可能会左右相反，可以在跑完测试程式之后再决定是否要交换。 （建议在测试完之前不要组装车子）
• 为了接线方便，可以考虑花点时间将马达的接线整理成杜邦线接头。 L298N的螺丝接头也可以整理成杜邦线接头。
  

接线完之后，在每次需要改动程式时，可以先将L298N的电源拔掉，避免马达不预期地乱跑。然后再将Ameba接上电源。上传完程式并确定开始测试时再将L298N的电源插上。
这里我们将范例程式 car2wd_digital_control 编译并上传到Ameba。
这个程式会让车子做以下的动作：
往前跑2s => 停止1s => 往后跑2s => 停止1s => 向右顺时钟旋转2s => 停止1s => 向左逆时钟旋转2s => 停止1s => 前进右转再左转=> 停止1s => 后退左转再右转=> 停止1s => ……
底下是车子动作的控制说明：

• 车子速度：ENA与ENB我们用PWM控制，频率设定在200 (resolution=256)
• 往前跑：
  

  IN1	IN2	IN3	IN4
  HIGH	LOW	HIGH	LOW

• 往后跑：
  

  IN1	IN2	IN3	IN4
  LOW	HIGH	LOW	HIGH

• 向右顺时钟旋转：我们让左边的马达往前跑，右边的马达往后跑：
  

  IN1	IN2	IN3	IN4
  HIGH	LOW	LOW	HIGH

• 向左逆时钟旋转：我们让右边的马达往前跑，左边的马达往后跑：
  

  IN1	IN2	IN3	IN4
  LOW	HIGH	HIGH	LOW

• 前进右转：完成这个动作的方式有两种。
  • 第一种是让两边的马达转速不同，但是市售的小车套件的轮胎可能抓地力不好，所以即使两边转速不同，车子也可能直直往前跑
  • 第二种方式是让右边的马达跑一下、停一下。因为这种方式适用于大多数的轮胎，所以我们使用这种方式。
    我们先将马达设定成往前跑的模样：
    

    IN1	IN2	IN3	IN4
    HIGH	LOW	HIGH	LOW

    然后再将IN3设定成LOW，并维持80ms。然后再设定成HIGH，维持20ms。再设定成LOW，维持80ms……
    前进左转、后退左转、后退右转，都使用同样的方式。
    
    
  
  

测试完，如果反应正确，就可以组装车子了。除了小车套件的零件固定完之外，一些细节可以使用像皮筋做固定。

程式码说明

• Control GPIO in register level
  控制马达需要即时地控制，使用Arduino比较上层的API (Ex. digitalWrite() )反应上较慢，Arduino为了这种情况提供register让使用者直接控制GPIO，Ameba仿照Arduino的方式提供GPIO的控制。
  
  • 首先我们需要先设定GPIO: pinMode(in3, OUTPUT);
  • 接着我们记下这根GPIO的port与bit mask。通常IC的GPIO的输入、输出、或其它控制，会摆在同一个register。以Ameba 32-bit的CPU为例，会安排多个GPIO的输出控制摆在同个register，但如果一个register不够用就会再安排更多的register。这里的port指的就是我们要控制的GPIO在哪个register。而bit mask指的就是我们要控制的GPIO是在这个register的哪个bit。 （如果不小心改到其它bit，会影响其它pin的行为，要小心操作）in3_port = digitalPinToPort(in3);  //取得in3的portin3_bitmask = digitalPinToBitMask(in3);  // 取得in3的bit mask
  • 控制GPIO// 将in3输出功能的port的bit设为1，此时in3为HIGH*portOutputRegister(in3_port) |=  in3_bitmask;// 将in3输出功能的port的bit设为0，此时in3为LOW*portOutputRegister(in3_port) &= ~in3_bitmask;
    
  
  

eric2013

谢谢分享。