mblock控制SG90舵机模块

【1.关于SG90舵机】

SG90舵机是Arduino中常用的一种舵机。这是一种模拟舵机，和数字舵机不同，模拟舵机需要持续发送控制脉冲，才能使舵机旋转到某个角度并保持。

Arduino中使用SG90舵机，常用方法是使用servo库。但是servo库使用了timer1定时器，和arduino产生pwm信号也使用了timer1定时器，因此使用servo库和使用pwm产生冲突。其中一个解决方法是把舵机的控制口接到一个非PWM口（如2号口），利用软件从2号口输出控制舵机的波形。

要控制SG90u舵机，需要持续不断给SG90发送周期为20ms的脉冲，单个脉冲周期中高电平的持续时间t决定了舵机的旋转角度。其中t为500微秒到2500微秒，对应着舵机旋转角度0到180度。并且高电平持续时间t和舵机旋转角度保持着线性对应关系。如2号口产生了高电平保持500微秒的脉冲，SG90舵机角度为0度，2号口产生了高电平保持2500微秒的脉冲，SG90舵机角度为180度，

【2.使用mblock产生舵机控制脉冲】

使用mblock自带的标准模块，产生控制SG90舵机的脉冲信号，如图1所示 


                                   图1
根据图1，产生了80个周期为20ms的脉冲，脉冲高电平的持续时间由angle决定。该模块产生的控制舵机旋转角度的精度不够。经过分析发现，这里使用的延时模块（等待x秒）由millis()函数产生，而millis函数的精度为ms级，因此不能产生精度为微秒级的延迟。所以导致产生的脉冲高电平持续时间不精确，进而造成控制舵机旋转角度不精确。

【3.自定义mblock模块，控制SG90舵机】

Arduino中有delayMicroseconds()函数，可以产生微秒级的延迟，但是mblock中并没有提供该函数相应的模块。决定自定义mblock扩展模块，使用delayMicroseconds()函数，产生精度为微秒级的舵机控制脉冲。

自定义的舵机控制模块一共使用了5个文件：Ext_yoyoba.s2e,demo.cpp,demo.h,myservo.c,myservo.h，内容分别如下：

ext_yoyoba.s2e文件内容：

{
    "extensionName": "Ext_yoyoba",
    "description": "Extention by YOYOBA",
    "version": "1.1",
    "author": "yoyoba([e-mail])",
    "homepage": "youhaidong.cn",
    "sort":0,
    "javascriptURL":"",
      "firmware":"1.0",
      "extensionPort":0,
    "tags" : "makeblock",
    "blockSpecs": [
        [
            "w",
            "servo_init( %n )",
            "servo_init",
            "2",
            {
                "setup":"",
                "inc":"#include \"demo.h\"",
                "def":"DemoClass demo; \n",
                "work":"demo.servo_init({0}); \n",
                "loop":""
            }
        ],
        [
            "w",
            "servo_ctrl( %n )",
            "servo_ctrl",
            "90",
            {
                "setup":"",
                "inc":"#include \"demo.h\"",
                "def":"DemoClass demo; \n",
                "work":"demo.servo_ctrl({0}); \n",
                "loop":""
            }
        ],
    ],
    "translators":{
        "zh_CN":{
                  "servo_init( %n )":"设置S90G舵机的I/O口( %n )",
                  "servo_ctrl( %n )":"设置S90G舵机的角度( %n )"
        }
    }
}

demo.cpp文件内容

#include "demo.h"
#include "myservo.h"
DemoClass::DemoClass(){//构造函数
    pinMode(13,OUTPUT);
}
DemoClass::~DemoClass()//析构函数
{
}

void DemoClass::servo_init(int pin)
{
    servo_pin=pin;
    servo_init_t(servo_pin);
}

void DemoClass::servo_ctrl(int arg)
{
    servo_arg=arg;
    servopulse(servo_arg);
}

demo.h文件内容：

#ifndef demo_h
#define demo_h

#include <Arduino.h>
///@brief Class for DemoClass
class DemoClass
{
    public:

        DemoClass();
        ~DemoClass();

        //S90G舵机使用的arduino I/O口；
        void servo_init(int pin);

        //设置S90G舵机角度为arg(0~180)
        void servo_ctrl(int arg);
    private:
};

myservo.c文件内容：

#include <Arduino.h>
#include "myservo.h"

int servo_pin;
int servo_arg;

void servo_init_t(int pin)
{
    pinMode(pin,OUTPUT);
}

void servopulse(int angle)
{
    int i=0;
     int pulsewidth=(angle*11)+500; //将角度转化为500-2480微秒的脉宽值
     for(;i<70;i++){//周期性发送70个脉冲，使得S90G舵机偏转一定角度
         digitalWrite(servo_pin,HIGH); //将舵机接口电平至高
         delayMicroseconds(pulsewidth); //延时脉宽值的微秒数
         digitalWrite(servo_pin,LOW); //将舵机接口电平至低
         delayMicroseconds(20000-pulsewidth);
     }
}

servo.h文件内容：

#ifndef MYSERVO__H__
#define MYSERVO__H__

#ifdef __cplusplus
extern "C"
{
#endif//__cplusplus

extern int servo_pin;
extern int servo_arg;

//初始化S90G舵机使用的arduino的I/O口pin
void servo_init_t(int pin);
//设置s90G舵机的偏转角度angle(0~180)
void servopulse(int angle);

#ifdef __cplusplus
}
#endif//__cplusplus

#endif

【4.实验结果】

在mblock中使用自定义的控制舵机的扩展模块，并编写测试程序，如图2所示，表明能较好的控制舵机的运行。 

            图2