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FPGA舵机驱动

一. 简介

本例将是FPGA之旅设计的第十六例,将介绍如何驱动舵机,实现任意角度的旋转,也是一个小模块,只需要三个IO即可完成驱动,一般购买模块的时候,就已经用杜邦线引出来了,根据杜邦线的颜色区分对应IO口的功能,一般由如下三种颜色组成

  • 红色 :VCC,接3.3V - 5V

  • 棕色:GND

  • 橙色:   信号IO,用于驱动舵机的旋转




二. 舵机旋转控制

控制舵机旋转也很容易,只需要给信号IO口,一定时间的高电平即可,让舵机旋转对应的角度。本例是180°的舵机。


通过下图可以看到,输入舵机信号IO的周期为20ms,根据周期内高电平的持续时间,来控制舵机旋转的角度。即0.5ms - 2.5ms 对应着 舵机的0 - 180°。了解这个后,就可以轻松的编写Verilog代码了。





三. 代码编写

一般我们的时钟频率为50Mhz,周期为20ns。

计时20ms需要1000_000个周期数

计时0.5ms需要25_000个周期数

计时2.5ms需要12_5000个周期数


为什么在这里把这几个时间所需要的周期数列举出来呢?主要是为了方便将旋转角度0-180°转换为对应的周期数。

0-180度,对应的时间为2ms,也就是100_000个周期,也就是每一度对应着555个周期。需要注意的一点是0度,对应的是25000个周期。假设旋转的度数为X,那么所需要的周期数为 X * 555 + 25000,周期数为高电平持续的时间。弄清楚这个后,通过简单的几行代码就可以完成舵机的控制了。

代码如下,

回复 FPGA之旅设计99例之第十六例 获取如下代码



/*FPGA之旅    舵机驱动模块*/module  Steering_Gear(    input      sys_clk,  input      rst_n,    input      gear_req,        //舵机转动请求  input[7:0]    angle,          //转动角度  output      gear_ack,        //舵机转动完成
 output      gear          //舵机IO口);

localparam  T_20ms  =    'd1000_000;//  周期20ms

reg[20:0]  T_cnt;        //  周期计时器
reg      gear_reg;
assign    gear    =  gear_reg;assign    gear_ack  = ( T_cnt == T_20ms ) ? 1'b1 : 1'b0;
//周期计数always@(posedge  sys_clk or negedge rst_n )begin  if( rst_n == 1'b0 )    T_cnt <= 'd0;  else if( gear_ack == 1'b1 )    T_cnt <= 'd0;  else if( gear_req == 1'b1 )    T_cnt <= T_cnt + 1'b1;  else    T_cnt <= 'd0;  end

//脉冲输出always@(posedge sys_clk or negedge rst_n)begin  if( rst_n == 1'b0 )    gear_reg <= 1'b0;  else if( gear_req == 1'b1 && T_cnt < ( angle * 'd555 + 'd2500) )    gear_reg <= 1'b1;  else    gear_reg <= 1'b0;end
endmodule