Hallo
Kauf dir ein Servoboard:
http://www.shop.robotikhardware.de/shop/catalog/index.php?cPath=87
Im Ernst, mehr als 8 Servos wird immer kniffelig, weil dann die 20ms nicht mehr eingehalten werden können. Ich bastele ja schon länger an Servoansteuerungen rum und knall dir einfach mal hin, was ich so erbrütet habe.
Erste ganz wichtige Optimierung: Die ISR wird nicht mehr mit 100kHz aufgerufen sondern nur noch, wenn ein Impuls beendet wird und der nächste startet. Beispiel mit drei Servos an einem 8Mhz-Mega32:
//Servos mit Timer2 Overflow-ISR 27.2.2008 mic
#include "RP6RobotBaseLib.h"
uint8_t pos[3]={255,170,85}; // Positionen der drei Servos an SDA, SCL und E_INT
int main(void)
{
initRobotBase();
DDRA |= 16;
PORTA &= ~16;
DDRC |= 3;
PORTC &= ~3;
//Timer2 Initialisierung
TCCR2 = (0 << WGM21) | (0 << COM20) | (1 << CS22); // Normal Mode, prescaler /64
TIMSK |= (1 << TOIE2); // Timer2 Overflow-Interrupt erlauben
while(1)
{
pos[0]=pos[1]=pos[2]=170;
mSleep(1000);
pos[0]=pos[1]=pos[2]=220;
mSleep(1000);
pos[0]=pos[1]=pos[2]=170;
mSleep(1000);
pos[0]=pos[1]=pos[2]=120;
mSleep(1000);
}
return(0);
}
ISR (TIMER2_OVF_vect)
{
static uint8_t servo_nr=0;
static uint16_t impulspause;
if(servo_nr)
{
if(servo_nr==1) {TCNT2=-pos[0]; PORTC |= 1; impulspause-=pos[0];}
if(servo_nr==2) {TCNT2=-pos[1]; PORTC &= ~1; PORTC |= 2; impulspause-=pos[1];}
if(servo_nr==3) {TCNT2=-pos[2]; PORTC &= ~2; PORTA |= 16; impulspause-=pos[2];}
if(servo_nr==4) {PORTA &= ~16; servo_nr=0;}
if(servo_nr) servo_nr++;
}
else
{
if(impulspause>256) impulspause-=256;
else {TCNT2=-impulspause; servo_nr++; impulspause=1500;}
}
}
In dieser Variante wird zuerst der immer gleiche Grundimpuls (quasi die kürzeste Impulsdauer) erzeugt und anschliesend die Impulslänge für die Position angehängt. Wertebereich für die Positionen ist ca. 0-255! Beispiel mit acht Servos:
// Servos ansteuern mit 8MHz Mega32 und 8-Bit Timer2 Overflow-ISR 22.3.2009 mic
// Die Servosimpulse werden nacheinander erzeugt. Die Impulsdauer jedes Servos
// setzt sich aus einem Grundimpuls (der für alle Servos gleich ist) und seinem
// Positionswert zwischen 0 und 255 zusammen.
// In der ISR werden im Wechsel ein Grundimpuls und ein Positionswert erzeugt
// und zum jeweiligen Servo gesendet. Nach den Servoimpulsen wird eine
// Pause eingefügt um die 50Hz Wiederholfrequenz (20ms) zu erzeugen.
// Diese auf acht Servos aufgebohrte Version scheint zu funktionieren,
// ich habe es allerdings nur mit angeschlossenen Servos 1-4 ausprobiert.
#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
// Servoausgänge 1-8
#define servoinit {DDRB |= (1<<PB7); PORTB &= ~(1<<PB7); DDRC |= 0b01110000; PORTC &= ~0b01110000;}
#define servo1on PORTC |= (1<<PC4)
#define servo1off PORTC &= ~(1<<PC4)
#define servo2on PORTC |= (1<<PC5)
#define servo2off PORTC &= ~(1<<PC5)
#define servo3on PORTC |= (1<<PC6)
#define servo3off PORTC &= ~(1<<PC6)
#define servo4on PORTB |= (1<<PB7)
#define servo4off PORTB &= ~(1<<PB7)
#define servo5on PORTB |= (1<<PB0) // Dummyservos 4-8 an SL6
#define servo5off PORTB &= ~(1<<PB0)
#define servo6on PORTB |= (1<<PB0)
#define servo6off PORTB &= ~(1<<PB0)
#define servo7on PORTB |= (1<<PB0)
#define servo7off PORTB &= ~(1<<PB0)
#define servo8on PORTB |= (1<<PB0)
#define servo8off PORTB &= ~(1<<PB0)
uint8_t servo1, servo2, servo3, servo4, servo5, servo6, servo7, servo8;
int main(void)
{
servoinit; // Datenrichtung der Servopins einstellen
//Timer2 Initialisierung
// für 8MHz Takt:
TCCR2 = (0 << WGM21) | (0 << COM20) | (1 << CS22); // Normal Mode, prescaler /64
// für 16MHz Takt:
//TCCR2 = (0 << WGM21) | (0 << COM20) | (1 << CS22) | (1 << CS20); // /128
TIMSK |= (1 << TOIE2); // Timer2 Overflow-Interrupt erlauben -> Servos an
//TIMSK &= ~(1 << TOIE2); // Timer2 Overflow-Interrupt verbieten -> Servos aus
sei();
servo1=125; // Mittelposition, Drehbereich ist von 0-255!
servo2=125;
servo3=125;
servo4=125;
servo5=125;
servo6=125;
servo7=125;
servo8=125;
while(1) // Hauptschleife
{
}
return(0);
}
ISR (TIMER2_OVF_vect)
{
static uint8_t servo_nr=0, grundimpuls=0; // Gestartet wird am Ende der Pause
static uint16_t impulspause;
if(servo_nr)
{
// Endweder wird hier der Grundimpuls erzeugt (Länge 56 Einheiten)
if(grundimpuls++ & 1) { TCNT2=200; impulspause-=256-200; } else
// Oder der zur Servoposition gehörende Impuls (0-255, 0 ist der längste Impuls!)
{
if(servo_nr==1) {TCNT2=servo1; servo1on; impulspause-=servo1;}
if(servo_nr==2) {TCNT2=servo2; servo1off; servo2on; impulspause-=servo2;}
if(servo_nr==3) {TCNT2=servo3; servo2off; servo3on; impulspause-=servo3;}
if(servo_nr==4) {TCNT2=servo4; servo3off; servo4on; impulspause-=servo4;}
if(servo_nr==5) {TCNT2=servo5; servo4off; servo5on; impulspause-=servo5;}
if(servo_nr==6) {TCNT2=servo6; servo5off; servo6on; impulspause-=servo6;}
if(servo_nr==7) {TCNT2=servo7; servo6off; servo7on; impulspause-=servo7;}
if(servo_nr==8) {TCNT2=servo8; servo7off; servo8on; impulspause-=servo8;}
if(servo_nr==9) {servo8off; servo_nr=0;}
if(servo_nr) servo_nr++;
}
}
else
// Anschliessend wird die Impulspause erzeugt. Sie ergibt sich aus der Startlänge-
// der Summe der einzelnen Impulslängen. Bei acht Servos errechnet sich der
// kleinste benötigte Startwert für Impulspause etwa so:
// 8*56 + 8*256 = 2496 (Summe der Grundimpulse + Summe der Positionsimpulse)
{
if(impulspause>256) impulspause-=256; // Gesamtpause in 256er-Schritten
else {TCNT2=-impulspause; servo_nr++; impulspause=3000;} // die Restpause
}
}
Trotz allen Tricks scheitert man irgendwann an den 20ms der Impulswiederholung. Ein Ansatz sind zwei parallele Threads mit dem Timer1 und der Impulslängenerzeugung mit MatchCompare A und B:
// 18 Servos ansteuern mit 8MHz-Mega32 und 16-Bit Timer1 24.3.2009 mic
#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <stdlib.h>
#define systemtakt 1 // 1 bei 8MHz, 2 bei 16MHz-Prozessortakt
#define grundimpuls 47 // grundimpuls + 125 sollte Servomitte sein
// Servoausgänge A 1-9
#define servoainit {DDRB |= (1<<PB7); PORTB &= ~(1<<PB7);}
#define servoa1on PORTB |= (1<<PB7)
#define servoa1off PORTB &= ~(1<<PB7)
#define servoa2on PORTB |= (1<<PB0)
#define servoa2off PORTB &= ~(1<<PB0)
#define servoa3on PORTB |= (1<<PB0)
#define servoa3off PORTB &= ~(1<<PB0)
#define servoa4on PORTB |= (1<<PB0)
#define servoa4off PORTB &= ~(1<<PB0)
#define servoa5on PORTB |= (1<<PB0) // Dummyservoas 4-9 an SL6
#define servoa5off PORTB &= ~(1<<PB0)
#define servoa6on PORTB |= (1<<PB0)
#define servoa6off PORTB &= ~(1<<PB0)
#define servoa7on PORTB |= (1<<PB0)
#define servoa7off PORTB &= ~(1<<PB0)
#define servoa8on PORTB |= (1<<PB0)
#define servoa8off PORTB &= ~(1<<PB0)
#define servoa9on PORTB |= (1<<PB0)
#define servoa9off PORTB &= ~(1<<PB0)
// Servoausgänge B 1-9
#define servobinit {DDRC |= 0b01110000; PORTC &= ~0b01110000;}
#define servob1on PORTC |= (1<<PC4)
#define servob1off PORTC &= ~(1<<PC4)
#define servob2on PORTC |= (1<<PC5)
#define servob2off PORTC &= ~(1<<PC5)
#define servob3on PORTC |= (1<<PC6)
#define servob3off PORTC &= ~(1<<PC6)
#define servob4on PORTB |= (1<<PB0)
#define servob4off PORTB &= ~(1<<PB0)
#define servob5on PORTB |= (1<<PB0) // Dummyservobs 4-9 an SL6
#define servob5off PORTB &= ~(1<<PB0)
#define servob6on PORTB |= (1<<PB0)
#define servob6off PORTB &= ~(1<<PB0)
#define servob7on PORTB |= (1<<PB0)
#define servob7off PORTB &= ~(1<<PB0)
#define servob8on PORTB |= (1<<PB0)
#define servob8off PORTB &= ~(1<<PB0)
#define servob9on PORTB |= (1<<PB0)
#define servob9off PORTB &= ~(1<<PB0)
volatile uint8_t p; // 20ms-Timer
uint16_t servoa1, servoa2, servoa3, servoa4, servoa5, servoa6, servoa7, servoa8, servoa9;
uint16_t servob1, servob2, servob3, servob4, servob5, servob6, servob7, servob8, servob9;
/************************* Ausgabe an Terminal ********************************/
void writeChar(char ch) {while (!(UCSRA & (1<<UDRE))); UDR = (uint8_t)ch;}
void writeString(char *string) {while(*string) writeChar(*string++);}
void writeInteger(int16_t number, uint8_t base)
{char buffer[17]; itoa(number, &buffer[0], base); writeString(&buffer[0]);}
/************************************************** ****************************/
int main(void)
{
/************************ UART-Setup für RP6 *******************************/
#define BAUD_LOW 38400 //Low speed - 38.4 kBaud
#define UBRR_BAUD_LOW ((F_CPU/(16*BAUD_LOW))-1)
UBRRH = UBRR_BAUD_LOW >> 8; // Baudrate is Low Speed
UBRRL = (uint8_t) UBRR_BAUD_LOW;
UCSRA = 0x00;
UCSRC = (1<<URSEL)|(1<<UCSZ1)|(1<<UCSZ0);
UCSRB = (1 << TXEN) | (1 << RXEN) | (1 << RXCIE);
/************************************************** *************************/
servoa1=125; // Drehbereich ist ca. 10-245!
servoa2=125;
servoa3=125;
servoa4=125;
servoa5=125;
servoa6=125;
servoa7=125;
servoa8=125;
servoa9=125;
servob1=125;
servob2=125;
servob3=125;
servob4=125;
servob5=125;
servob6=125;
servob7=125;
servob8=125;
servob9=125;
//servoa1=servoa2=servoa3=servoa4=servoa5=servoa6=se rvoa7=servoa8=servoa9=60; // Test
//servob1=servob2=servob3=servob4=servob5=servob6=se rvob7=servob8=servob9=60; // Test
servoainit; // Datenrichtung der Servopins A einstellen
servobinit; // Datenrichtung der Servopins B einstellen
//Timer1 Initialisierung
TCCR1A = 0;
TCCR1B = (0<<CS12) | (1<<CS11) | (1<<CS10); // Prescaler /64
TCCR1B|= (1<<WGM12); // CTC-Mode
OCR1A=100; // 100*64 Takte bis zum ersten Interrupt
OCR1B=100;
TIMSK |= (1 << OCIE1A);
TIMSK |= (1 << OCIE1B);
sei(); // ... und los!
while(1) // Hauptschleife
{
writeChar('*');
writeChar('\n');
servoa1=115;
servob1=115;
p=50; while(p); // Das sollte ungefähr 50*20ms=1 Sekunde verzögern
servoa1=135;
servob1=135;
p=50; while(p);
}
return(0);
}
ISR (TIMER1_COMPA_vect)
{
uint16_t temp=grundimpuls;
static uint8_t servob_nr=1;
static uint16_t impulspause=3000;
if(servob_nr==1) {temp+=servob1; servob1on;}
if(servob_nr==2) {temp+=servob2; servob1off; servob2on;}
if(servob_nr==3) {temp+=servob3; servob2off; servob3on;}
if(servob_nr==4) {temp+=servob4; servob3off; servob4on;}
if(servob_nr==5) {temp+=servob5; servob4off; servob5on;}
if(servob_nr==6) {temp+=servob6; servob5off; servob6on;}
if(servob_nr==7) {temp+=servob7; servob6off; servob7on;}
if(servob_nr==8) {temp+=servob8; servob7off; servob8on;}
if(servob_nr==9) {temp+=servob9; servob8off; servob9on;}
if(servob_nr >9) {temp =impulspause; servob9off; servob_nr=0;}
OCR1A=temp*systemtakt;
if(servob_nr) impulspause-=temp; else impulspause=3000;
servob_nr++;
}
ISR (TIMER1_COMPB_vect)
{
uint16_t temp=grundimpuls;
static uint8_t servoa_nr=1;
static uint16_t impulspause=3000;
switch(servoa_nr)
{
case 1: temp+=servoa1; servoa1on; if(p) p--; break;
case 2: temp+=servoa2; servoa1off; servoa2on; break;
case 3: temp+=servoa3; servoa2off; servoa3on; break;
case 4: temp+=servoa4; servoa3off; servoa4on; break;
case 5: temp+=servoa5; servoa4off; servoa5on; break;
case 6: temp+=servoa6; servoa5off; servoa6on; break;
case 7: temp+=servoa7; servoa6off; servoa7on; break;
case 8: temp+=servoa8; servoa7off; servoa8on; break;
case 9: temp+=servoa9; servoa8off; servoa9on; break;
default:temp =impulspause; servoa9off; servoa_nr=0; break;
}
OCR1B=temp*systemtakt;
if(servoa_nr) impulspause-=temp; else impulspause=3000;
servoa_nr++;
}
Leider hat das nie richtig funktioniert. Da ich bisher nur acht Servos gleichzeitig ansteuern mußte, habe ich das nicht weiterentwickelt. Vielleicht sollte ich das mit meinem jetztigen Kentnissstand nochmals angreifen.
Hier noch klassisch acht Servos am asuro (Ausführungszeit der ISR habe ich nicht gemessen):
https://www.roboternetz.de/community/threads/37418-walking-asuro
Und zum Abschluß mein aktueller Code für acht Servos am 16MHz-Mega16 meines Deltawalkerprojekts:
// Servoansteuerung mit 16Bit-Timer1 (mit arexx cat16) mic 18.1.2011
// Die 8 Servos werden an Port C und D angeschlossen:
// Servo0 - PC0
// Servo1 - PC1
// Servo2 - PD2
// Servo3 - PD3
// Servo4 - PD4
// Servo5 - PD5
// Servo6 - PD6
// Servo7 - PD7
#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <inttypes.h>
#define green 0x10
#define red 0x20
#define yellow 0x30
volatile uint8_t count_20ms;
volatile uint16_t servo[9] ={1700, 1700, 1700, 1700, 1700, 1700, 1111, 1111, 40000}; // Servopositionen
uint16_t temp;
void sleep(uint8_t pause); // 1/50 Sekunde blockierende Pause
void leds(uint8_t mask);
int main(void)
{
cli();
// für 16MHz-ATMega16
TCCR1A = (0<<WGM11)|(0<<WGM10); // CTC (Mode 4)
TCCR1B = (0<<WGM13)|(1<<WGM12);
TCCR1B |= (0<<CS12)|(1<<CS11)|(0<<CS10); // prescaler /8
TIMSK = (1<<OCIE1A); // MatchCompare-Interrupt erlauben
//InitSPI
SPCR = ( (0<<SPE)|(1<<MSTR) | (1<<SPR1) |(1<<SPR0)); // Disable SPI, Master, set clock rate fck/128
DDRB = 0b10110011; // SCK, MoSi, SS (!)
DDRC = 0b11111100; // und Servoausgänge setzen
DDRD = 0b01000000; // PD6 ist STRB fürs 4094
sei();
leds(green);
sleep(100);
while(1) // Demo
{
leds(red);
cli();
servo[0]=2500;
servo[1]=servo[2]=1600;
sei();
sleep(50);
leds(yellow);
cli();
servo[0]=servo[1]=servo[2]=1700;
sei();
sleep(50);
}
return(0);
}
ISR(TIMER1_COMPA_vect)
{
static uint8_t nr=8; // Nummer des aktuellen Servos
PORTB &= ~0b00000011; // alle Servoimpulse low
PORTC &= ~0b11111100;
if(nr < 8) // Impuls für Servo oder Pause? (8 Servos)
{
if(nr<2) PORTB |= (1<<nr); // Impulsleitung des aktuellen Servos
else PORTC |= (1<<nr); // auf High setzen und
OCR1A = servo[nr]; // Impulslänge in OCR1A laden
servo[8] -= servo[nr]; // Impulslänge von der Pause abziehen
nr++; // nächstes Servo
}
else
{
OCR1A = servo[8]; // servo[8] ist die Impulspause
servo[8] = 40000; // Startwert 20ms laden
nr = 0; // beim nächsten ISR-Aufruf Impuls
// für Servo 0 erzeugen
if(count_20ms) count_20ms--; // blockierende Pause aktiv?
}
}
void sleep(uint8_t pause) // 1/50 Sekunde blockierende Pause
{
count_20ms=pause+1;
while(count_20ms);
}
void leds(uint8_t mask)
{
SPCR = ( (1<<SPE)|(1<<MSTR) | (1<<SPR1) |(1<<SPR0));
SPDR = mask;
while(!(SPSR & (1<<SPIF))); // Wait for transmission complete!
SPCR = ( (0<<SPE)|(1<<MSTR) | (1<<SPR1) |(1<<SPR0));
PORTD |= (1<<6); // STRB high
PORTD &= ~(1<<6); // STRB low
}
http://www.youtube.com/watch?v=sBgtgO6mCnY
Such dir was aus. :)
Das Thema ist so gewaltig, das kann man nicht einfach beantworten.
Gruß
mic