I2Cサーボコントローラ

ラジコン用サーボモータの制御を目的としています．

下記の仕様を満たすサーボの制御に対応しています．
パルス幅の範囲：1.5ms±0.4ms，1.5ms±0.5ms，1.5ms±0.8ms
パルスの周期：20ms

注意点

サーボコントローラのアドレス設定はモータドライバ、ビデオセレクタとは異なるため注意してください
 

サーボタイプはＧＷＳならＳＴ０８に設定してください
角度調整がうまくいかない場合はＳＴ０５を試してください

回路

  • 回路図


  • 部品対応表

記号 分類 定格・型 パッケージ
C1
 積層セラミックコンデンサ 0.1uF ラジアル
U1 AVRマイコン ATmega88P 28ピンDIP
U2
 デマルチプレクサ
 74HC238
 16ピンDIP
CN1        
 I字型ピンヘッダ
 1×3
  
CN2
 EH-Aベース付ポスト トップ型04P
SW1 DIPスイッチ 8P 16ピンSOP

基板

  • 部品面



  • ハンダ面



プログラム

I2Cサーボコントローラプロトコル

  • 概要

1. データはバイト単位（I2Cの規格による制限）

2. データの種類はコマンドとアングル

3. データの種類の判別はデータの上位2bitで判定する
(補足)アングルの最大値は10110100(=180°)．すなわち，アングルの上位2bitがともに1になることはない．
このことを利用して，コマンドの上位2bitを1にすることによって，アングルと区別する．

4.I2Cマスターからデータ要求が行われたとき，I2Cサーボコントローラはカレントチャネルのアングルを送信する．I2Cマスターからのデータ要求をI2Cリードという．
(補足)カレントチャネルとは，I2Cリードまたは，データを受信したときに，その対象となるチャネルである．
今回は8つのサーボを制御するのでチャネルはCH0~CH8まである．
チャネルはI2Cサーボコントローラが保持しておく．セットチャネルコマンドによって設定する．初期値は0チャネル．

5.I2Cサーボコントローラはチャネル毎にサーボタイプを保持しておく．セットサーボタイプコマンドによって設定する．
(補足)サーボタイプとは，サーボが許容するパルス幅の範囲を区別するものである．

  • コマンド

 7bit  6bit  5bit  4bit  3bit  2bit  1bit  0bit
 CMF  CMC  PRM

・CMF・・・コマンドフラグ．常に11にセットする．(アングルと区別するため．)
・CMC・・・コマンドコード．コマンドの種類を示す．
・PAM・・・コマンドのパラメーター．サーボのチャンネルやサーボのタイプを示す．

  • コマンドコードの種類

CMC
 名前
 I2Cサーボコントローラの動作
 0 (FRS)  フルリセット  全チャネルのサーボタイプをNUL，アングルを90°（1.5ms）にする
 1 (SCH)
  セットチャネル  カレントチャネルをPRMで指定されたものに設定
 2 (SST)
  セットサーボタイプ  カレントチャネルのサーボタイプをPRMで指定されたものに設定
 3 (SAW)  サーボアングルライト  カレントチャネルのアングルを保存
 4 (SAR)
  サーボアングルリード  カレントチャネルの保存した値を読み出し、アングルをその値に設定
 5 (未定義)
    
 6 (未定義)
    
 7 (未定義)
    

  • アングル

I2Cサーボコントローラは，アングルを受信すると，カレントチャネルのサーボタイプがNULでないならば，カレントチャネルにその値を設定する．

  • サーボタイプ

 サーボタイプ  パルス幅の範囲
 0 (NUL)
  サーボタイプなし(初期値)
 1 (ST05)
  1.5ms±0.5ms
 2 (ST08)
  1.5ms±0.8ms
 3 (ST04)
  1.5ms±0.4ms
 未定義
 未定義
 未定義
 未定義

  • 使用例

アクノリッジの表示は省略する．
  • 赤字 ： I2Cサーボコントローラ → I2Cマスターへ送信する
  • それ以外 ： I2Cマスター → I2Cサーボコントローラへ送信する
  • X：なんでもいい．または，場合による．
  • SLA：スレーブアドレス
  • 全チャネルをニュートラルにする
1. スタートコンディション
2. SLA+W
3. 11000XXX ： コマンド | コマンドコード(フルリセット) | パラメーター
4. ストップコンディション
  • チャネル4を100°にする
1. スタートコンディション
2. SLA+W
3. 11001100 ： コマンド | コマンドコード（セットチャネル） | パラメーター(CH4)
4. 01100100 ： アングル（100°）
5. ストップコンディション
  • チャネル6のアングル値を読み出す
1. スタートコンディション
2. SLA+W
3. 11001110 ： コマンド | コマンドコード（セットチャネル）| パラメーター(CH6)
4. Repスタート
5. SLA+R
6. XXXXXXXX ： アングル（チャネル6のアングル値）
7. ストップコンディション
  • チャネル5のサーボタイプを1.5ms±0.5msに設定
1. スタートコンディション
2. SLA+W
3. 11001101 ： コマンド | コマンドコード（セットチャネル） | パラメーター(CH5)
4. 11010001 ： コマンド | コマンドコード（セットサーボタイプ） | パラメーター(サーボタイプ)
5. ストップコンディション
  • チャネル０のアングル値を保存する
1. スタートコンディション
2. SLA+W
3. 11001000 ： コマンド | コマンドコード（セットチャネル） | パラメーター(CH0)
4. 11011XXX ： コマンド | コマンドコード（サーボアングルライト） | パラメーター
5. ストップコンディション
  • チャネル１の保存した値を読み出し、設定する
1. スタートコンディション
2. SAL+W
3. 11001001 ： コマンド | コマンドコード（セットチャネル） | パラメーター(CH1)
4. 11100XXX ： コマンド | コマンドコード（サーボアングルリード） | パラメーター
5. ストップコンディション

RCサーボ制御用PWM出力

mega88Pの高速PWM動作(データシート15.9.3)でサーボに送る信号を作り出します.
非反転出力動作(COM1x1~0=10)に設定しています．
内部クロック8MHzで動かします．(分周なし)
ICR1に2.5msの幅20000(8MHz×0.0025s=200000)の値を入れています．

~参考ページ~データシートmega88P~
  • 8.6校正付き内蔵RC発信器
  • 15.7比較出力部
  • 15.9.3高速PWM動作

参考文献

  • 二足歩行ロボット製作超入門-バッテリーからRCサーボまで-
    • 著者：浅草ギ研
    • 出版年：平成17年9月20日
    • 出版社：株式会社オーム社
  • ATmega88Pデータシート
    • URL：http://moon.gmobb.jp/hero/PDF/mega88P.pdf
    • アクセス日：2010.2.25

進捗状況

(2009.7.22)
I2Cサーボコントローラのプログラム最新版ですservoprogram.zip

(2009.6.22)
I2Cサーボコントローラのプログラムをアップしました
完成版は後日アップします（佐藤）

(2009.5.25)
I2Cサーボコントローラのプロトコル第3版.pdfをアップしました（佐藤）

(2009.5.19)
基板図アップしました（佐藤）

(2009.4.25)
回路図アップしました（佐藤)

(2009.3.10)
佐藤さんが基板を設計していた（城）

(2009.3.8)
仕様の決定（城）

ċ
servo.CE3
(17k)
Robo Kirarin,
2010/02/25 0:35
v.13
ċ
servoprogram.lzh
(32k)
Robo Kirarin,
2009/06/21 17:37
v.8
ċ
servoprogram.zip
(32k)
Robo Kirarin,
2009/07/22 3:57
v.10
ċ
サーボ基板.mb3
(56k)
Robo Kirarin,
2009/05/19 3:04
v.9
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