Модуль - Мотор-редуктор с управляющим контроллером, I2C-flash.
Техническое описание: Данная страница содержит подробное техническое описание модуля - Мотор-редуктор с управляющим контроллером, I2C-flash и раскрывает работу с модулем через его регистры.
Ознакомиться с пользовательским описанием модуля и примерами работы с библиотекой iarduino_I2C_Motor можно на странице Wiki - Мотор-редуктор с управляющим контроллером, I2C-flash.
Назначение:
Модуль - Мотор-редуктор с управляющим контроллером, I2C-flash - является устройством состоящим из коллекторного двигателя с редуктором и платы управления, подключаемой к шине I2С.
К одной шине I2C можно подключить более 100 модулей. Адрес модуля на шине I2C (по умолчанию 0x09) назначается программно и хранится в его энергонезависимой памяти.
Описание:
Модуль построен на базе двигателя GM12-N20, редуктора, микроконтроллера STM32F030F4 и драйвера DRV8833, снабжен многополюсным магнитным валом, датчиками Холла, и собственным стабилизатором напряжения. Модуль способен поддерживать заданную скорость и направление вращения вала, сверяясь с показаниями датчиков Холла. Модуль самостоятельно обрабатывает полученные данные сохраняя их в своих регистрах. Доступ к регистрам модуля осуществляется по шине I2C.
С помощью регистров модуля можно выполнять следующие действия:
- Изменить адрес данного модуля на шине I2C. При изменении адреса, можно указать, что новый адрес должен сохраниться в flash память модуля, а значит адрес сохранится и после отключения питания.
- Включить / отключить внутреннюю подтяжку линий шины I2C (по умолчанию включена). Состояние подтяжки линий шины I2C автоматически сохраняется в flash память модуля, а значит состояние линий сохранится после отключения и включения питания.
- Узнать версию прошивки модуля.
- Указать передаточное отношение редуктора мотора, от 0.01 до 167'772.15.
- Указать количество полюсов (одной полярности) магнитного вала, от 1 до 255.
- Указать наличие инверсии редуктора и тип подключения мотора.
- Задать направление вращения вала при положительной скорости, по/против ч.с.
- Задать скорость вращения вала указав коэффициент заполнения ШИМ, от 0 до ±4095.
При отрицательных значениях, вал будет вращаться в противоположном направлении. - Задать скорость вращения вала указав количество оборотов в минуту, от 0 до ±32'767.
При отрицательных значениях, вал будет вращаться в противоположном направлении.
Скорость будет поддерживаться модулем на основании показаний с датчиков Холла. - Узнать каким образом задана скорость вращения вала (указанием ШИМ или количеством оборотов в минуту).
- Задать максимально допустимый % (от 0 до 100) отклонения реальной скорости от заданной.
На плате модуля есть красный светодиод, который сигнализирует о том, что заданная скорость вращения вала отличается от реальной больше чем на указанный процент. - Узнать отличается ли заданная скорость вращения вала от реальной больше допустимого %.
- Узнать текущую скорость вращения вала, от 0 до ±32'767 об.мин. (RPM).
Скорость вращения вала определяется по показаниям с датчиков Холла, даже если мотор отключён, а вал вращается по средством внешних сил. - Узнать количество совершённых полных оборотов вала, от 0.00 до 167'772.15, значение является беззнаковым, оно учитывает обороты, как в прямом, так и в обратном направлении. Регистр обнуляется при переполнении.
Количество оборотов вала определяется по показаниям с датчиков Холла, даже если мотор отключён, а вал вращается по средством внешних сил. - Остановить двигатель и/или указать тип его остановки. Двигатель может быть остановлен двумя способами: отключением мотора (свободный ход) или торможением (стопор).
Заданный тип применяется ко всем последующим остановкам двигателя. - Остановить двигатель через заданное количество полных оборотов вала, от 0 до 167'772.15, значение является беззнаковым, оно учитывает обороты, как в прямом, так и в обратном направлении. Значение регистра уменьшается по мере вращения вала, при достижении 0 мотор останавливается.
- Остановить двигатель через заданное количество миллисекунд, от 0 до 16'777'215. Значение регистра уменьшается с каждой миллисекундой, при достижении 0 мотор останавливается.
- Узнать остановлен ли мотор.
- Узнать есть ли у остановленного вала возможность свободного хода, или он застопорен.
- Узнать о наличии ошибки драйвера (перегрузка по току, перегрев, низкое напряжение).
Выводы модуля:
Модуль содержит 2 разъема расположенные по бокам платы.
С одной стороны платы расположен разъем I2C состоящий из 4 выводов, для подключения модуля к шине I2C:
- SCL - вход/выход линии тактирования шины I2C.
- SDA - вход/выход линии данных шины I2C.
- 5V - вход питания логической части драйвера +5 В (номинально), или 3,3 В.
- GND - общий вывод питания.
С другой стороны расположен разъём VМОТ состоящий из 2 выводов, для подключения питания мотора.
- +VМОТ - вход питания мотора от +2,7 до +12 В постоянного тока.
- -VМОТ - общий вывод питания мотора, внутрисхемно соединён с выводом GND шины I2C.
Характеристики:
- Напряжение питания логики: 5 В (номинально), или 3,3 В.
- Диапазон напряжений мотора поддерживаемый драйвером: 2,7 В ... 12 В.
- Максимальный ток мотора поддерживаемый драйвером: до 3 А (пиковый ток до 4 А).
- Драйвер оснащён защитой от перегрева и перегрузки по току.
- Интерфейс: I2C.
- Скорость шины I2C: 100 кбит/с.
- Адрес на шине I2C: устанавливается программно (по умолчанию 0x09).
- Уровень логической 1 на линиях шины I2C: Vcc.
- Рабочая температура: от -20 до +70 °С.
- Габариты: 45 х 40 мм.
- Вес: 32 г.
Установка адреса:
Модуль - Мотор-редуктор с управляющим контроллером, I2C-flash относится к серии «Flash» модулей. Все модули данной серии позволяют назначать себе адрес для шины I2C, как временно (новый адрес действует пока есть питание), так и постоянно (новый адрес сохраняется в энергонезависимую память и действует даже после отключения питания). По умолчанию все модули серии «Flash» поставляются с адресом 0x09.
Допускается указывать адреса в диапазоне: 7 < адрес < 127.
Установка адреса (без сохранения):
Если в регистр 0x06 «ADDRESS» записать значение из 7 бит адреса и младшим битом «SAVE_FLASH» равным 0, то указанный адрес станет адресом модуля на шине I2C, но он не сохранится во FLASH памяти, а значит после отключения питания или перезагрузки, установится прежний адрес модуля.
Установка адреса может быть заблокирована, если в регистре 0x01 «BITS_0» установлен бит «BLOCK_ADR». Этот бит по умолчанию сброшен, но он самостоятельно устанавливается при попытке записи данных в регистры предназначенные только для чтения. Бит «BLOCK_ADR» используется в модулях версии 5 и выше. Версия модуля хранится в регистре 0x05 «VERSION».
Установка адреса (с сохранением):
Для установки адреса с его сохранением в FLASH память модуля необходимо выполнить два действия:
- Установить бит «SAVE_ADR_EN» в регистре 0x01 «BITS_0» (при этом адрес модуля останется прежним).
- Записать в регистр 0x06 «ADDRESS» значение из 7 бит адреса и младшим битом «SAVE_FLASH» равным 1.
Если не выполнить первое действие (не установить бит «SAVE_ADR_EN»), то новый адрес будет проигнорирован и у модуля останется старый адрес. Бит «SAVE_ADR_EN» самостоятельно сбрасывается после сохранения адреса во FLASH память, а так же при обращении к любому регистру модуля (кроме записи в 0x01 «BITS_0» и 0x06 «ADDRESS»).
Установка адреса может быть заблокирована, если в регистре 0x01 «BITS_0» установлен бит «BLOCK_ADR». Этот бит по умолчанию сброшен, но он самостоятельно устанавливается при попытке записи данных в регистры предназначенные только для чтения. Бит «BLOCK_ADR» используется в модулях версии 5 и выше. Версия модуля хранится в регистре 0x05 «VERSION».
ВАЖНО: запись адреса занимает не менее 30 мс.
Регистры:
Карта регистров модуля:
| адрес | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0x00 | FLG_RESET | FLG_SELF_TEST | - | FLG_GET_NAME | RAND_ADR | FLG_I2C_UP | RESERVED | RESERVED |
| 0x01 | SET_RESET | SET_SELF_TEST | - | SET_GET_NAME | BLOCK_ADR | SET_I2C_UP | SAVE_ADR_EN | RESERVED |
| 0x02 0x03 |
RESERVED |
|||||||
| 0x04 | MODEL[7-0] | |||||||
| 0x05 | VERSION[7-0] | |||||||
| 0x06 | ADDRESS[6-0] | SAVE_FLASH | ||||||
| 0x07 | CHIP_ID[7-0] | |||||||
| 0x08 0x09 |
FREQUENCY[7-0] FREQUENCY[15-8] |
|||||||
| 0x0A | MAX_RPM_DEV[7-0] | |||||||
| 0x0B --- 0x0F |
RESERVED | |||||||
| адрес | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
| 0x10 | FLG_RPM_EN | - | FLG_RPM_ERR | FLG_DRV_ERR | - | - | FLG_STOP | FLG_NEUTRAL |
| 0x11 | MAGNET[7-0] | |||||||
| 0x12 0x13 0x14 |
REDUCER[7-0] REDUCER[15-8] REDUCER[23-16] |
|||||||
| 0x15 0x16 |
SET_PWM[7-0] SET_PWM[15-8] |
|||||||
| 0x17 0x18 |
SET_RPM[7-0] SET_RPM[15-8] |
|||||||
| 0x19 0x1A |
GET_RPM[7-0] GET_RPM[15-8] |
|||||||
| 0x1B 0x1C 0x1D |
GET_REV[7-0] GET_REV[15-8] GET_REV[23-16] |
|||||||
| 0x1E 0x1F 0x20 |
STOP_REV[7-0] STOP_REV[15-8] STOP_REV[23-16] |
|||||||
| 0x21 0x22 0x23 |
STOP_TMR[7-0] STOP_TMR[15-8] STOP_TMR[23-16] |
|||||||
| 0x24 | - | - | - | - | - | - | BIT_STOP | BIT_NEUTRAL |
| 0x25 | - | - | - | - | - | BIT_DIR_CKW | BIT_INV_RDR | BIT_INV_PIN |
| 0x26 | VOLTAGE[7-0] | |||||||
| 0x27 0x28 |
NOMINAL_RPM[7-0] NOMINAL_RPM[15-8] |
|||||||
Регистры с адресами 0x02, 0x03 зарезервированы, их биты сброшены в 0. Попытка записи данных в эти регистры будет проигнорирована модулем.
Регистры с адресами 0x0B - 0x0F используются для программирования модуля изготовителем, не пытайтесь записывать данные в эти регистры.
Регистр 0x00 «FLAGS_0» - содержит флаги чтения состояния модуля:
Регистр только для чтения.
- FLG_RESET - Флаг указывает на факт выполнения успешной перезагрузки модуля. Флаг самостоятельно сбрасывается после чтения регистра 0x00 «FLAGS_0».
- FLG_SELF_TEST - Флаг указывает на результат выполнения самотестирования модуля (0-провал, 1-успех). Не поддерживается данным модулем.
- FLG_GET_NAME - Если флаг установлен, значит модуль поддерживает вывод своего названия установкой бита «SET_GET_NAME» в регистре 0x01 «BITS_0».
- RAND_ADR - Если флаг установлен, значит модуль поддерживает генерацию случайного адреса для шины I2C регистрами 0x64 «RANDOM_NUM», «RANDOM_ADR», «BUN_ADR».
- FLG_I2C_UP - Если флаг установлен, значит модуль позволяет управлять подтяжкой линий шины I2C при помощи бита «SET_I2C_UP» регистра 0x01 «BITS_0».
Регистр 0x01 «BITS_0» - содержит биты установки состояния модуля:
Регистр для записи и чтения.
- SET_RESET - Бит запускает программную перезагрузку модуля. О завершении перезагрузки свидетельствует установка флага «FLG_RESET» регистра 0x00 «FLAGS_0».
- SET_SELF_TEST - Бит запускает самотестирование модуля. При успешном завершении самотестирования устанавливается флаг «FLG_SELF_TEST » регистра 0x00 «FLAGS_0». Не поддерживается данным модулем.
- SET_GET_NAME - Бит указывает использовать регистр 0x04 «MODEL» для посимвольного вывода названия модуля. Бит сбрасывается автоматически через 300 мс после его установки. Если флаг «FLG_GET_NAME» регистра 0x00 «FLAGS_0» сброшен, значит модуль не поддерживает посимвольный вывод своего названия.
- BLOCK_ADR - Бит блокирует смену и сохранение адреса для шины I2C. Бит устанавливается автоматически при попытке записи данных в регистры предназначенные только для чтения. Это защищает чип от ненамеренной смены адреса шумами на шине I2C, бит используется в модулях версии 5 и выше. Версия модуля хранится в регистре 0x05 «VERSION».
- SET_I2C_UP - Бит управляет внутрисхемной подтяжкой линий шины I2C. Значение бита сохраняется в FLASH память модуля. Установка бита в «1» приведёт к подтяжке линий SDA и SCL до уровня 3,3 В. На линии I2C допускается устанавливать внешние подтягивающие резисторы и иные модули с подтяжкой до уровня 3,3 В или 5 В, вне зависимости от состояния текущего бита. Если флаг «FLG_I2C_UP» регистра 0x00 «FLAGS_0» сброшен, значит управление подтяжкой не поддерживается модулем.
- SAVE_ADR_EN - Бит разрешает записать новый адрес модуля для шины I2C в FLASH память. Бит самостоятельно сбрасывается после сохранения адреса во FLASH память. Запись адреса выполняется следующим образом: нужно установить бит «SAVE_ADR_EN», после чего записать новый адрес в регистр 0x06 «ADDRESS» с установленным битом «SAVE_FLASH».
Регистр 0x04 «MODEL» - содержит идентификатор типа модуля:
Регистр только для чтения.
- MODEL[7-0] - Для модуля - Мотор-редуктор с управляющим контроллером, I2C-flash - идентификатор равен 0x14.
- Если установлен флаг «FLG_GET_NAME» регистра 0x00 «FLAGS_0» значит модуль поддерживает посимвольный вывод своего названия.
- Установка бита «SET_GET_NAME» регистра 0x01 «BITS_0» включает режим посимвольного вывода названия модуля. При этом в регистре 0x04 «MODEL» появится первый символ названия модуля. В процессе чтения регистра 0x04 «MODEL» он будет возвращать очередной символ названия, вплоть до символа конца строки имеющего код 0x00. Далее цикл повторится.
- Сброс бита «SET_GET_NAME» регистра 0x01 «BITS_0» отключает режим посимвольного вывода названия модуля. Регистр 0x04 «MODEL» вновь будет содержать идентификатор.
Регистр 0x05 «VERSION» - содержит версию прошивки модуля:
Регистр только для чтения.
- VERSION[7-0] - Версия прошивки (от 0x01 до 0xFF).
Регистр 0x06 «ADDRESS» - отвечает за чтение/установку адреса модуля на шине I2C:
Регистр для чтения и записи.
- ADDRESS[6-0] - 7 бит адреса модуля на шине I2C. При чтении возвращается текущий адрес модуля, при записи устанавливается указанный адрес модулю. Допускается указывать адреса в диапазоне: 7 < адрес < 127.
- SAVE_FLASH - Флаг записи адреса в FLASH память модуля.
Флаг имеет значение только при записи данных в регистр.
Если флаг сброшен, то адрес в битах ADDRESS[6-0] будет установлен временно (до отключения питания, или сброса/записи нового адреса). Если флаг установлен, то адрес в битах ADDRESS[6-0] будет сохранён в FLASH память модуля (останется и после отключения питания), но только если в бите «SAVE_ADR_EN» регистра 0x01 «BITS_0» установлена логическая 1. Если флаг «SAVE_FLASH» установлен, а бит «SAVE_ADR_EN» сброшен, то адрес в битах ADDRESS[6-0] не будет установлен ни временно, ни постоянно.
Регистр 0x07 «CHIP_ID» - содержит идентификатор общий для всех модулей серии «Flash»:
Регистр только для чтения.
У всех модулей серии «Flash» в регистре «CHIP_ID» содержится значение 0x3C. Если требуется отличить модули серии «Flash» на шине I2C от сторонних модулей, то достаточно прочитать значение регистров 0x06 «ADDRESS» и 0x07 «CHIP_ID» всех модулей на шине I2C. Если 7 старших битов регистра 0x06 «ADDRESS» хранят адрес совпадающий с адресом модуля, а в регистре 0x07 «CHIP_ID» хранится значение 0x3C, то можно с большой долей вероятности утверждать, что данный модуль является модулем серии «Flash».
Регистры 0x08-0x09 «FREQUENCY» - содержат частоту ШИМ:
Регистры только для записи.
- FREQUENCY[15-0] - Частота ШИМ в диапазоне от 25 до 1'000 Гц. Значение по умолчанию 0x01F4 = 500 Гц. Частота записанная в регистры «FREQUENCY[15-8]», «FREQUENCY[7-0]» применяется после записи старшего байта «FREQUENCY[15-8]».
Если записать значение < 0x0019 то в регистрах появится 0x0010 и частота будет 25 Гц.
Если записать значение > 0x03E8 то в регистрах появится 0x03E8 и частота будет 1 кГц. - Частота ШИМ не влияет на коэффициент заполнения ШИМ, а скорость мотора зависит от коэффициента заполнения ШИМ.
- Примечание: У модулей версии 6 и ниже, частота указывается в диапазоне от 1 (а не от 25) и записанное значение сохраняется даже после отключения питания.
Регистр 0x0A «MAX_RPM_DEV» - максимальный % отклонения скорости:
Регистр только для записи.
- MAX_RPM_DEV[8-0] - Число от 0 до 100 задаёт максимально допустимый процент отклонения реальной скорости от заданной, при котором устанавливается флаг ошибки скорости.
Значение регистра не влияет на скорость, а определяет границу установки флага ошибки.
Значение по умолчанию 0x0A = 10%.
Если записать значение больше 100% (больше 0x64) то в регистре появится 0x64 = 100%. - Если скорость вращения вала отличается от заданной регистрами 0x17-0x18 «SET_RPM» более чем на указанный процент, то в регистре 0x10 «FLG» устанавливается флаг ошибки скорости «FLG_RPM_ERR», а на плате модуля включается красный светодиод.
- Снижение отличия заданной и реальной скорости ниже указанного процента, приводит к сбросу флага «FLG_RPM_ERR» и отключению красного светодиода на плате модуля.
- Примечание: У модулей версии 6 и ниже, записанное значение сохраняется даже после отключения питания.
Регистр 0x10 «FLG» - содержит статусные флаги:
Регистр только для чтения.
- FLG_RPM_EN - Флаг указывает на то, что скорость вращения вала задана количеством оборотов в минуту 0x17-0x18 «SET_RPM». Если флаг сброшен, значит скорость вращения вала задана коэффициентом заполнения ШИМ 0x15-0x16 «SET_PWM».
- FLG_RPM_ERR - Флаг указывает на ошибку скорости. Флаг устанавливается если скорость вращения вала задана количеством оборотов в минуту 0x17-0x18 «SET_RPM» и эта скорость отличается от реальной скорости вращения вала более чем на 0x0A «MAX_RPM_DEV» %.
- FLG_DRV_ERR - Флаг указывает на ошибку драйвера. Флаг устанавливается при перегрузке по току мотора, перегреве драйвера или низком уровне напряжения питания мотора.
- FLG_STOP - Флаг информирует об остановке вала. Флаг устанавливается при установке бита «BIT_STOP» регистра 0x24 «STOP», при задании нулевой скорости, или при установке коэффициента заполнения ШИМ равного нулю.
- FLG_NEUTRAL - Флаг информирует о наличии свободного хода у остановленного вала.
Флаг устанавливается при установке бита «BIT_NEUTRAL» регистра 0x24 «STOP».
Если флаг установлен значит при остановке мотора, вал можно вращать.
Если флаг сброшен, значит при остановке осуществляется торможение (вал застопорен).
Регистр 0x11 «MAGNET» - содержит количество полюсов кольцевого магнита:
Регистр для чтения и записи.
- MAGNET[7-0] - Количество полюсов магнитного вала (одной полярности), значение от 1 до 255. Данное значение можно изменить при смене магнитного вала модуля, который оказывает влияние на показания датчиков Холла.
- Запись нулевого значения означает отсутствие кольцевого магнита на роторе мотора или отсутствие датчиков Холла. При этом перестанут работать следующие регистры:
- 0x17-0x18 «SET_RPM» - указание скорости через обороты в минуту.
- 0x19-0x1A «GET_RPM» - получение скорости через обороты в минуту.
- 0x1B-0x1D «GET_REV» - получение количества совершённых полных оборотов вала.
- 0x1E-0x20 «STOP_REV» - количество оборотов вала оставшихся до остановки мотора.
Регистры 0x12-0x14 «REDUCER» - содержат передаточное отношение редуктора:
Регистры для чтения и записи.
- REDUCER[23-0] - Передаточное отношение редуктора в сотых долях, от 1 (что соответствует отношению 1:0.01) до 16'777'215 (что соответствует отношению 1:167'772.15). Передаточное отношение записанное в регистры «REDUCER[23-16]», «REDUCER[15-8]», «REDUCER[7-0]» применяется после записи старшего байта «REDUCER[23-16]». Данное значение можно изменить при смене редуктора мотора, на редуктор с другим передаточным отношением.
Если записать значение 0x000000 то в регистрах появится 0x000064 (=100), что соответствует передаточному отношению 1:1.00 (редуктор отсутствует).
Если записать значение от 0x000001 до 0x000064, значит редуктор повышающий.
Регистры 0x15-0x16 «SET_PWM» - задают скорость через коэффициент ШИМ:
Регистры для чтения и записи.
- SET_PWM[15-0] - Коэффициент заполнения ШИМ от 0 до ±4095. Коэффициент определяет скорость вращения вала, где 0 - остановка, а ±4095 максимальная скорость.
При отрицательных значениях, вал будет вращаться в противоположном направлении.
Коэффициент заполнения ШИМ записанный в регистры «SET_PWM[15-8]», «SET_PWM[7-0]» применяется после записи старшего байта «SET_PWM[15-8]». - Запись любого значения приводит к обнулению регистров задания скорости количеством оборотов в минуту 0x17-0x18 «SET_RPM» и сбросу флагов «FLG_RPM_EN», «FLG_RPM_ERR» регистра 0x10 «FLG».
Если записать значение выходящее за пределы диапазона ±4095 то в регистрах появится значение 4095 с сохранением записанного знака. - Если записать значение 0, то будет установлен бит «BIT_STOP» регистра 0x24 «STOP», что приведёт к остановке вала и установке флага «FLG_STOP» регистра 0x10 «FLG».
Регистры 0x17-0x18 «SET_RPM» - задают скорость через обороты в минуту:
Регистры для чтения и записи.
- SET_RPM[15-0] - Скорость вращения вала заданная количеством оборотов в минуту, от 0 до ±32'767 об.мин. (RPM). При отрицательных значениях, вал будет вращаться в противоположном направлении.
Скорость записанная в регистры «SET_RPM[15-8]», «SET_RPM[7-0]» применяется после записи старшего байта «SET_RPM[15-8]». - Запись не нулевого значения приводит к установке флага «FLG_RPM_EN» регистра 0x10 «FLG», указывающего что скорость задана количеством оборотов в минуту.
- Заданная скорость поддерживается модулем на основании показаний с датчиков Холла.
Если заданная скорость вращения вала отличается от реальной скорости вращения вала более чем на 0x0A «MAX_RPM_DEV» процентов, то в регистре 0x10 «FLG» устанавливается флаг ошибки скорости «FLG_RPM_ERR», а на плате модуля включается красный светодиод.
В противном случае флаг «FLG_RPM_ERR» регистра 0x10 «FLG» сбрасывается, а красный светодиод на плате модуля отключается. - Если записать значение 0, то будет сброшен флаг «FLG_RPM_EN» регистра 0x10 «FLG» и установлен бит «BIT_STOP» регистра 0x24 «STOP», что приведёт к остановке вала и установке флага «FLG_STOP» регистра 0x10 «FLG».
Регистры 0x19-0x1A «GET_RPM» - содержат количество оборотов в минуту:
Регистры только для чтения.
- GET_RPM[15-0] - Реальное количество оборотов вала в минуту, от 0 до ±32'767 об.мин. (RPM).
Скорость вращения вала определяется по показаниям с датчиков Холла, даже если мотор отключён, а вал вращается по средством внешних сил. Отрицательные значения означают что вал вращается в противоположном направлении.
Регистры 0x1B-0x1D «GET_REV» - содержат количество совершённых оборотов:
Регистры только для чтения.
- GET_REV[23-0] - Количество совершённых оборотов вала в сотых долях полного оборота, от 0 (0.00 оборотов) до 16'777'215 (167'772,15 полных оборотов).
Значение является беззнаковым, оно учитывает обороты, как в прямом, так и в обратном направлении (складывая их без учёта направления).
Количество оборотов вала определяется по показаниям с датчиков Холла, даже если мотор отключён, а вал вращается по средством внешних сил. - Обнулить количество совершённых оборотов (0x1B-0x1D «GET_REV») можно записав любое значение в регистры 0x1E-0x1F «STOP_REV».
Регистры 0x1E-0x20 «STOP_REV» - содержат количество оборотов до остановки:
Регистры для чтения и записи.
- STOP_REV[23-0] - Количество полных оборотов до остановки вала. Значение хранится в сотых долях полного оборота, от 0 (0.00 оборотов) до 16'777'215 (167'772,15 полных оборотов).
Значение является беззнаковым, оно учитывает обороты, как в прямом, так и в обратном направлении.
Количество полных оборотов записанное в регистры «STOP_REV[23-16]», «STOP_REV[15-8]», «STOP_REV[7-0]» применяется после записи старшего байта «STOP_REV[23-16]». - Запись не нулевого значения включает отсчёт оборотов до остановки вала. При вращении вала, модуль уменьшает значение регистров (0x1E-0x20 «STOP_REV») на совершённое количество оборотов, а при достижении 0 устанавливает бит «BIT_STOP» регистра 0x24 «STOP», что приводит к остановке вала и установке флага «FLG_STOP» регистра 0x10 «FLG».
- Запись нулевого значения отключает отсчёт оборотов без установки бита «BIT_STOP» регистра 0x24 «STOP», что не приводит к остановке вала.
- Запись любого значения (в том числе и нулевого) приводит к обнулению регистров количества совершённых оборотов 0x1B-0x1D «GET_REV».
- Количество оборотов вала определяется по показаниям с датчиков Холла, даже если мотор отключён, а вал вращается по средством внешних сил.
- Записать новое значение в регистры (или переписать их) можно в любое время, как при вращающемся, так и при остановленном вале. Если модуль управляет колёсами, то зная их радиус, можно определить количество полных оборотов требуемое для движения на заданное расстояние.
Если записать количество оборотов, при остановленном вале, а потом запустить вал (указав скорость), вы будите точно знать путь пройденный с момента запуска вала до его остановки.
Если записать количество оборотов при вращающемся вале, вы будите точно задать путь пройденный с момента записи количества оборотов до остановки вала.
Регистры 0x21-0x23 «STOP_TMR» - содержат время до остановки вала:
Регистры для чтения и записи.
- STOP_TMR[23-0] - Количество миллисекунд до остановки вала, от 0 до 16'777'215 (16'777,215 сек).
Время записанное в регистры «STOP_TMR[23-16]», «STOP_TMR[15-8]», «STOP_TMR[7-0]» применяется после записи старшего байта «STOP_TMR[23-16]». - Запись не нулевого значения включает отсчёт времени до остановки вала (даже если вал не вращается). Модуль уменьшает значение регистров (0x21-0x23 «STOP_TMR») на количество пройденных миллисекунд, а при достижении 0 устанавливает бит «BIT_STOP» регистра 0x24 «STOP», что приводит к остановке вала и установке флага «FLG_STOP» регистра 0x10 «FLG».
- Запись нулевого значения отключает отсчёт времени без установки бита «BIT_STOP» регистра 0x24 «STOP», что не приводит к остановке вала.
- Записать новое значение в регистры (или переписать их) можно в любое время, как при вращающемся, так и при остановленном вале. Если модуль управляет колёсами, то задав скорость оборотами в секунду, можно определить время требуемое для движения на заданное расстояние.
Регистр 0x24 «STOP» - содержит биты остановки вала:
Регистр только для записи.
- BIT_STOP - бит остановки вала. Сброс бита в 0 не приводит ни к каким действиям. Установка бита приводит к остановке вала, сбросу регистров задания скорости 0x15-0x16 «SET_PWM» и 0x17-0x18 «SET_RPM», сбросу флагов «FLG_RPM_EN» и «FLG_RPM_ERR» регистра 0x10 «FLG» и установке флага «FLG_STOP».
- BIT_NEUTRAL - бит определяет поведение вала при остановке. Изменение бита «BIT_NEUTRAL» приводит к аналогичному изменению флага «FLG_NEUTRAL» регистра 0x10 «FLG».
Если флаг установлен значит при остановке мотора, вал можно вращать.
Если флаг сброшен, значит при остановке осуществляется торможение (вал застопорен). - Торможение (стопор) вала осуществляется путём замыкания обмоток двигателя, что приводит к сопротивлению поворота вала внешними силами.
Регистр 0x25 «BITS_2» - содержит биты инверсии направления вращения:
Регистр для чтения и записи.
- BIT_DIR_CKW - Бит вращения вала модуля по часовой стрелке, при положительной скорости. Данный бит позволяет установить два модуля по бокам устройства, например, по левому и правому борту машины. Для левого модуля бит сбрасывается, а для правого устанавливается. При указании положительной скорости для обоих модулей, колёса установленные на их валы будут вращаться в направлении по ходу машины. А при указании отрицательной скорости, оба колеса будут вращаться в обратном направлении. При этом не важно как указывалась скорость, при помощи ШИМ или указанием количества оборотов в минуту.
По умолчанию бит установлен в 1. - BIT_INV_RDR - Бит инверсии редуктора. Бит указывает на то, что вал редуктора вращается в сторону противоположную вращению ротора мотора.
Значение по умолчанию зависит от используемого в модуле редуктора. - BIT_INV_PIN - Бит инверсии подключения проводов мотора. Бит указывает на то, что ротор мотора вращается против часовой стрелки.
Значение по умолчанию зависит от типа подключения мотора в модуле.
Регистр 0x26 «VOLTAGE» - содержит номинальное напряжение электродвигателя:
Регистр для чтения и записи.
- VOLTAGE[7-0] - Номинальное напряжение электродвигателя. Значение хранится в десятых долях Вольт, от 0 (0.0 В) до 255 (25,5 В).
Значение является беззнаковым, оно носит исключительно информационный характер.
Регистры 0x27-0x28 «NOMINAL_RPM» - содержат номинальное количество оборотов в минуту:
Регистры для чтения и записи.
- NOMINAL_RPM[15-0] - Номинальное количество оборотов вала, от 0 до 65'535 об.мин. (RPM).
Значение является беззнаковым целым числом. Оно носит исключительно информационный характер, о скорости вращения вала редуктора при номинальном напряжении мотора и 100% коэффициенте заполнения ШИМ.
Регистры 100+:
У младших версий модулей линейки «FLASH-I2C» нет блока регистров «100+», так же этого блока нет у модулей линейки «Metro», о его наличии свидетельствует установленный флаг «RAND_ADR» в регистре 0x00 «FLAGS_0».
Блок регистров «100+» с адресами от 0x64 (100)10 до 0x75 (117)10 не участвует в работе модуля, он предназначен только для обнаружения модулей с одинаковыми адресами и назначения этим модулям разных адресов, не отключая их от шины I2C.
Карта регистров 100+:
Регистры 0x64-0x65 «RANDOM_NUM» - содержат случайное число:
Регистры только для чтения.
- RANDOM_NUM[15-0] - Содержит двухбайтное случайное число позволяющее определить наличие нескольких устройств с одинаковым адресом.
- Значение из регистров читается одним пакетом (младший и старший байт). После чтения старшего байта, модуль на 5мс перейдёт в режим «молчания». В этом режиме модуль будет отправлять NACK мастеру после получения номера регистра в любых запросах.
- Если прочитать регистры 0x64-0x65 «RANDOM_NUM» дважды, с промежутком между чтениями менее 5мс, то первый раз мы получим два байта случайного числа, а второй раз модуль откажет в чтении, так как отправит NACK. Но это только в том случае, если адрес модуля уникален.
- Если адрес принадлежит нескольким устройствам, то и отвечать на запрос чтения будут несколько устройств. При первом чтении регистров 0x64-0x65 «RANDOM_NUM», биты случайного числа у разных модулей не совпадут, в результате чего один модуль передаст оба байта случайного числа и перейдёт в режим «молчания», а другой модуль (или модули) зафиксирует потерю арбитража и не передаст старший байт, следовательно, и не перейдёт в режим «молчания». Значит при повторном чтении регистров, мы опять получим два байта случайного числа от того модуля который не перешёл в режим «молчания», что будет свидетельствовать о наличии нескольких устройств на одном адресе.
Регистр 0x66 «RANDOM_ADR» - случайный адрес:
Регистр для чтения и записи.
- RANDOM_ADR[7-0] - Позволяет задавать модулю случайный временный адрес, подтверждать временный адрес и получать информацию о состоянии временного адреса.
- Запись 0x0F - Назначить модулю случайный временный адрес на 50 мс.
В регистре 0x06 «ADDRESS» останется значение постоянного адреса. - Запись 0xF0 - Подтвердить назначенный временный адрес до отключения питания.
В регистре 0x06 «ADDRESS» появится назначенный временный адрес. - Чтение 0x55 - Назначен временный случайный адрес на 50 мс.
- Чтение 0xFF - Назначенный временный адрес подтверждён до отключения питания.
- Чтение 0x00 - Временный адрес не назначался или отменён по истечении 50 мс.
- Если на шине несколько устройств имеют одинаковый адрес, то запись значения 0x0F в регистр 0x66 «RANDOM_ADR» этих устройств, приведёт к тому, что каждый модуль сам себе назначит временный случайный адрес на 50 мс. За указанное время следует найти все новые временные адреса устройств и подтвердить их отправив в регистр 0x66 «RANDOM_ADR» значение 0xF0.
- Примечание: Случайный адрес модуль выбирает сам из диапазона от 0x08 до 0x7E включительно, кроме адресов запрещённых регистрами 0x67-0x75 «BUN_ADR».
Регистры 0x67-0x75 «BUN_ADR» - запрещают назначать адреса:
Регистры для чтения и записи.
- BUN_ADR_08 - Бит запрещает назначать адрес 0x08 регистром 0x66 «RANDOM_ADR».
- BUN_ADR_09 - Бит запрещает назначать адрес 0x09 регистром 0x66 «RANDOM_ADR».
- ...
- BUN_ADR_7D - Бит запрещает назначать адрес 0x7D регистром 0x66 «RANDOM_ADR».
- BUN_ADR_7E - Бит запрещает назначать адрес 0x7E регистром 0x66 «RANDOM_ADR».
- Если бит регистров 0x67-0x75 «BUN_ADR» установлен, то модуль не назначит себе случайный временный адрес соответствующий установленному биту.
- Если на шине есть несколько устройств с одинаковым адресом, то отправка команды 0x0F в регистр 0x66 «RANDOM_ADR» этих устройств, приведёт к тому, что каждый модуль сам себе назначит временный случайный адрес на 50 мс. Но вновь назначенный адрес может совпасть с адресом другого модуля на шине I2C, особенно если их много. По этому перед назначением случайного временного адреса рекомендуется записать в регистры 0x67-0x75 «BUN_ADR» все найденные на шине I2C уникальные адреса.
Доступ к данным регистров:
Каждый регистр модуля хранит 1 байт данных. Так как модуль использует интерфейс передачи данных I2C, то и доступ к данным охарактеризован им.
Обмен данными по шине I2C происходит по одному биту за один такт, после каждых переданных 8 бит (1 байта) принимающее устройство отвечает передающему одним битом: «ACK» в случае успешного приёма, или «NACK» в случае ошибки. Пакет приёма/передачи данных начинается сигналом «START» и завершается сигналом «STOP». Первый байт пакета всегда состоит из 7 бит адреса устройства и одного (младшего) бита R/W.
Сигналы интерфейса передачи данных I2C:
- Для удобства восприятия сигналов они выполнены в следующих цветах:
- Зелёный - сигналы формируемые мастером.
- Красный - данные отправляемые мастером.
- Синий - данные отправляемые модулем.
- Фиолетовый - данные отправляемые мастером или модулем.
- «START» - отправляется мастером в начале пакета приема/передачи данных. Сигнал представляет переход уровня линии «SDA» из «1» в «0» при наличии «1» на линии «SCL».
- «STOP» - отправляется мастером в конце пакета приёма/передачи данных. Сигнал представляет переход уровня линии «SDA» из «0» в «1» при наличии «1» на линии «SCL».
- БИТ - значение бита считывается с линии «SDA» по фронту импульса на линии «SCL».
- «ACK» - бит равный 0, отправляется после успешного приёма байта данных.
- «NACK» - бит равный 1, отправляется после байта данных в случае ошибки.
- ПЕРВЫЙ БАЙТ - отправляется мастером, состоит из 7 бит адреса и бита «RW».
- «R/W» - младший бит первого байта данных указывает направление передачи данных пакета, 1 - прием (от модуля к мастеру), 0 - передача (от мастера в модуль).
- «RESTART» - повторный старт, отправляется мастером внутри пакета. Сигнал представляет из себя «START» отправленный не на свободной шине, а внутри пакета.
ВАЖНО: Все изменения на линии «SDA» должны происходить только при наличии «0» на линии «SCL» за исключением сигналов «START», «STOP» и «RESTART».
Запись данных в регистры:
- Отправляем сигнал «START».
- Отправляем первый байт: 7 бит адреса модуля и бит «R/W» равный 0 (запись).
Получаем ответ от модуля в виде одного бита «ACK». - Отправляем второй байт: адрес регистра в который будет произведена запись.
Получаем ответ от модуля в виде одного бита «ACK». - Отправляем третий байт: данные для записи в регистр.
Получаем ответ от модуля в виде одного бита «ACK». - Далее можно отправить четвёртый байт данных для записи в следующий по порядку регистр и т.д.
- Отправляем сигнал «STOP».
Пример записи в один регистр:
Запись значения 0x2A в регистр 0x06 модуля с адресом 0x09:
// Запись в регистр методами библиотеки Wire.h Wire.beginTransmission(0x09); // Инициируем передачу данных в устройство с адресом 0x09. Wire.write(0x06); // Записываем в буфер байт адреса регистра. Wire.write(0x26); // Записываем в буфер байт который будет записан в регистр. Wire.endTransmission(); // Выполняем передачу адреса и байтов из буфера. Функция возвращает: 0-передача успешна / 1 - переполнен буфер для передачи / 2 - получен NACK при передаче адреса / 3 - получен NACK при передаче данных / 4 - другая ошибка.
Пример записи в несколько регистров подряд:
Запись в модуль с адресом 0x09 нескольких значений начиная с регистра 0x12:
В регистр 0x12 запишется значение 0x0F, в следующий по порядку регистр (0x13) запишется значение 0x30 и в следующий по порядку регистр (0x14) запишется значение 0xB1.
// Запись в регистры методами библиотеки Wire.h
byte data[3] = {0x0F,0x30,0xB1}; // Определяем массив с данными для передачи.
Wire.beginTransmission(0x09); // Инициируем передачу данных в устройство с адресом 0x09.
Wire.write(0x12); // Записываем в буфер байт адреса первого регистра.
Wire.write(data, 3); // Записываем в буфер 3 байта из массива data.
Wire.endTransmission(); // Выполняем передачу адреса и байт из буфера. Функция возвращает: 0-передача успешна / 1 - переполнен буфер для передачи / 2 - получен NACK при передаче адреса / 3 - получен NACK при передаче данных / 4 - другая ошибка.
Чтение данных из регистров:
- При чтении пакет делится на 2 части: запись № регистра и чтение его данных.
- Отправляем сигнал «START».
- Отправляем первый байт: 7 бит адреса модуля и бит «R/W» равный 0 (запись).
Получаем ответ от модуля в виде одного бита «ACK». - Отправляем второй байт: адрес регистра из которого нужно прочитать данные.
Получаем ответ от модуля в виде одного бита «ACK». - Отправляем сигнал «RESTART».
- Отправляем первый байт после «RESTART»: 7 бит адреса и бит «R/W» равный 1 (чтение).
Получаем ответ от модуля в виде одного бита «ACK». - Получаем байт данных из регистра модуля.
Отвечаем битом «ACK» если хотим прочитать следующий регистр, иначе отвечаем «NACK». - Отправляем сигнал «STOP».
Пример чтения одного регистра:
Чтение из модуля с адресом 0x09 байта данных регистра 0x05:
(в примере модуль вернул значение 0x01).
// Чтение регистра методами библиотеки Wire.h byte data; // Объявляем переменную для чтения байта данных. Wire.beginTransmission(0x09); // Инициируем передачу данных в устройство с адресом 0x09. Wire.write(0x05); // Записываем в буфер байт адреса регистра. Wire.endTransmission(false); // Выполняем передачу без установки состояния STOP. Wire.requestFrom(0x09, 1); // Читаем 1 байт из устройства с адресом 0x09. Функция возвращает количество реально принятых байтов. Так как предыдущая функция не установила состояние STOP, то состояние START установленное данной функцией будет расценено как RESTART. data=wire.read(); // Сохраняем прочитанный байт в переменную data.
Пример чтения нескольких регистров подряд:
Чтение из модуля с адресом 0x09 нескольких регистров начиная с регистра 0x05:
(в примере модуль вернул значения: 0x01 из рег. 0x05, 0x13 из рег. 0x06, 0xC3 из рег. 0x07).
// Чтение регистров методами библиотеки Wire.h
byte data[3]; // Объявляем массив для чтения данных.
Wire.beginTransmission(0x09); // Инициируем передачу данных в устройство с адресом 0x09.
Wire.write(0x05); // Записываем в буфер байт адреса регистра.
Wire.endTransmission(false); // Выполняем передачу без установки состояния STOP.
Wire.requestFrom(0x09, 3); // Читаем 3 байта из устройства с адресом 0x09. Функция возвращает количество реально принятых байтов. Так как предыдущая функция не установила состояние STOP, то состояние START установленное данной функцией будет расценено как RESTART.
int i=0; // Определяем счётчик номера прочитанного байта.
while( Wire.available() ){ // Выполняем цикл while пока есть что читать из буфера.
if(i<3){ // Лучше делать такую проверку, чтоб не записать данные за пределы массива data!
data[i] = wire.read(); i++; // Читаем очередной байт из буфера в массив data.
} //
} //
Примечание:
- Если на линии I2C только один мастер, то сигнал «RESTART» можно заменить на сигналы «STOP» и «START».
- Рекомендуется не выполнять чтение или запись данных чаще 200 раз в секунду.
- Обратите внимание на сигналы «RESTART» и «STOP» в пакетах чтения данных:
- Между фронтом и спадом сигнала «RESTART» проходит фронт импульса на линии «SCL», что расценивается как передача бита равного 1.
- Между сигналом «NACK» и сигналом «STOP» проходит фронт импульса на линии «SCL», что расценивается как передача бита равного 0.
- Эти биты не сохраняются в модулях и не расцениваются как ошибки.
Модуль не поддерживает горячее подключение: Подключайте модуль только при отсутствии питания и данных на шине I2C. В противном случае потребуется отключить питание при уже подключённом модуле.
Пример запуска вращения (100rpm) и остановки вала:
Следующий скетч демонстрирует запуск вращения вала на скорости 100 оборотов в минуту и остановку вала на 2 секунды.
#include <Wire.h> // Подключаем библиотеку Wire для работы с шиной I2C.
const int ADDRESS = 0x09; // Определяем адрес модуля.
const int REG_RPM = 0x17; // Определяем адрес регистра задания скорости хранящего младший байт количества оборотов в минуту.
const int REG_STP = 0x24; // Определяем адрес регистра остановки вала.
const int VAL_RPM = 100; // Определяем скорость вращения вала как 100 оборотов в минуту.
//
void setup(){ //
Wire.setClock(100000L); // Устанавливаем скорость передачи данных по шине I2C.
Wire.begin(); // Инициируем работу c шиной I2C в качестве мастера.
} //
//
void loop(){ //
// Запускаем мотор: //
Wire.beginTransmission(ADDRESS); // Инициируем передачу данных по шине I2C к устройству с адресом ADDRESS и битом RW=0 (запись). При этом сама передача не начнётся.
Wire.write(REG_RPM); // Функция write() помещает значение своего аргумента в буфер для передачи. В данном случае это номер регистра REG_RPM.
Wire.write( lowByte (VAL_RPM) ); // Функция write() помещает значение своего аргумента в буфер для передачи. В данном случае это младший байт скорости.
Wire.write( highByte(VAL_RPM) ); // Функция write() помещает значение своего аргумента в буфер для передачи. В данном случае это старший байт скорости.
Wire.endTransmission(); // Выполняем инициированную ранее передачу данных.
delay(2000); // Добавляем задержку в две секунды.
// Останавливаем мотор: //
Wire.beginTransmission(ADDRESS); // Инициируем передачу данных по шине I2C к устройству с адресом ADDRESS и битом RW=0 (запись). При этом сама передача не начнётся.
Wire.write(REG_STP); // Функция write() помещает значение своего аргумента в буфер для передачи. В данном случае это номер регистра REG_STP.
Wire.write(0b00000010); // Функция write() помещает значение своего аргумента в буфер для передачи. В данном случае это число с установленным битом BIT_STOP.
// Wire.write(0b00000011); // Если место предыдущей строки отправить число с установленными битами BIT_STOP и BIT_NEUTRAL, то мотор будет останавливаться не резко, а плавно.
Wire.endTransmission(); // Выполняем инициированную ранее передачу данных.
delay(2000); // Добавляем задержку в две секунды.
} //
Габариты:
Обсуждение