ODrive应用 #4 输入接口

输入接口

在开发自定义ODrive控制代码时，建议您的电动机可以自由连续旋转，并且不与行程有限的传动系统连接

ODrive可以通过各种端口和协议进行控制。 如果您对嵌入式熟悉的话也可以直接在ODrive上运行自定义代码。 请参考ODrive固件开发指南。

引脚说明

GPIO	primary	step/dir	other
GPIO1	UART TX	Axis0 Step	Analog input, PWM input
GPIO2	UART RX	Axis0 Dir	Analog input, PWM input
GPIO3		Axis1 Step (+)	Analog input, PWM input
GPIO4		Axis1 Dir (+)	Analog input, PWM input
GPIO5			Analog input (*)
GPIO6 (*)
GPIO7 (*)		Axis1 Step (*)
GPIO8 (*)		Axis1 Dir (*)

(+) 适用于ODrive v3.4和更低的版本
(*) 适用于ODrive v3.5和更高的版本

注意:

• 您还必须将ODrive和另一块板的GND连接在一起。
• ODrive v3.3及更高版本具有5V耐压GPIO引脚。
• ODrive v3.5和更高版本的默认step/dir引脚上具有一些噪声抑制滤波器
• 您可以通过配置 axis.config.<step/dir>_gpio_pin来选择step/dir使用的引脚

引脚功能优先级

1. PWM 输入，如果启用，默认没有启用。
2. UART，默认启用.
3. Step/Dir，如果启用，默认没有启用。
4. Analog，默认启用（如果没有被配置为其它用途）（仅在受支持的引脚上才有）。
5. Digital 输入，默认启用（其它不支持Analog的引脚）。

为了使对引脚的配置生效请执行以下指令：

• odrv0.save_configuration()
• odrv0.reboot()

模拟输入

模拟输入可用于测量0至3.3V之间的电压。 Odrive使用12位ADC（0-4095），因此最大分辨率为0.8 mV。 某些GPIO引脚需要先设置适当的引脚优先级（请参见上文），然后才能用作模拟输入。 如果要在odrivetool中读取GPIO1上的电压，可以输入以下内容：odrv0.get_adc_voltage(1)。

霍尔信号反馈引脚

当编码器模式设置为霍尔时，编码器端口上的引脚分配如下：

Label on ODrive	Hall feedback
A	Hall A
B	Hall B
Z	Hall C

native 协议

该协议是odrivetool用来与ODrive通信的协议。 可以使用USB或者UART作为通信载体。

Python

您安装的odrivetool包含了一个python库，您可以方便的使用python利用这个库来编写代码来控制ODrive。
假设您已经安装了odrive（pip install odrive），那么控制ODrive的最简单程序是：

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import odrive
odrv0 = odrive.find_any()
print(str(odrv0.vbus_voltage))

有关多示例，请参见tools/odrive_demo.py。

其它编程语言

我们没有官方发布的库来供您使用，您可以去论坛看一下，说不定有其他人编写了相关的库。如果您想自己编写库的话可以参考ODrive通讯协议。如果您能将自己的库回馈到社区，我们将非常感谢。

ASCII 协议

如果您不需要其它复杂的功能，那么这个将是native protocol的一种简单替代方法。 使用此功能之前，请确保可以接收这种协议的局限性。 ASCII协议默认在UART上启用，也可以通过USB和native protocol一起启用。

有关更多详细信息，请参见ASCII 格式协议。

Arduino

我们提供了Arduino库，和一些有关如何使用ASCII协议与ODrive通信的示例。位于/Arduino/ODrive Arduino文件夹下。

Step/direction

这是控制ODrive的最简单的方法。 它也是最原始，抗干扰最差的一种。 因此，除非必须，否则不要使用它。

引脚:

• Step/dir 信号: 查看引脚说明。
• GND: 您必须将设备的接地线连接在一起。 可以使用ODrive J3上的任何GND引脚。

要使用 step/dir 模式，设置 <axis>.config.enable_step_dir 为 True 。

Axis0 step/dir引脚与UART冲突，并且UART优先。 为了能够在Axis 0上使用step/dir，还必须设置odrv0.config.enable_uart = False。 有关更多详细信息，请参见引脚功能优先级。 不要忘记保存配置并重新启动。

还有一个名为<axis>.config.counts_per_step的配置变量，它指一个“step”对应的编码器计数。 它可以是任何浮点值。

最大步进速率正在等待测试，但应至少可以处理50kHz的step信号。 如果要对其进行测试，请注意，step速度过高出现的现象是电机关闭并惯性停车。

请注意，当前没有使能信号输入，并且step/dir默认情况下处于启用状态，只要ODrive处于位置控制模式，它就保持工作状态。 要使ODrive在启动时进入位置控制模式，请参见如何配置启动程序。

RC PWM 输入

您可以直接使用RC接收器来控制ODrive。
如果某些GPIO引脚未分配给其他功能，则它们可用于PWM输入。 例如，必须禁用UART以使用GPIO 1,2。 有关更多详细信息，请参见引脚功能优先级。
可以通过odrivetool 来设置GPIO作为PWM输入。
例如，我们将配置GPIO4以控制Axis0的角度。我们希望Axis在-1500到1500编码器计数范围内移动。

1. 首先确保您已经能够通过 odrv0.axis0.controller.pos_setpoint来控制电机，如果您遇到问题请参考 ODrive 入门指南。

2. 如果要使用PWM输入控制ODrive而不使用其他任何方法来激活ODrive，则可以配置ODrive，以使Axis 0 在启动时自动运行。 有关更多信息，请参见启动程序。

3. 使用 odrivetool ， 来配置PWM输入和被控制量的映射。

   In [1]: odrv0.config.gpio4_pwm_mapping.min = -1500
   In [2]: odrv0.config.gpio4_pwm_mapping.max = 1500
   In [3]: odrv0.config.gpio4_pwm_mapping.endpoint = odrv0.axis0.controller._remote_attributes['pos_setpoint']
   

   注意：您可以通过设置odrv0.config.gpio4_pwm_mapping.endpoint = None来禁用输入。

4. 保存配置并重新启动

   In [4]: odrv0.save_configuration()
   In [5]: odrv0.reboot()
   

5. 在关闭ODrive电源的情况下，将RC接收器接地连接到ODrive的GND，并将RC接收器信号之一连接到GPIO4。如果RC接收器耗电量不太多，则可以尝试使用ODrive的5V电源为接收机供电。 给RC遥控器上电。 现在，您应该能够使用遥控器来控制电机了。

确保在RC接收器上设置故障保护功能，以便在遥控器和接收器之间失去连接时，接收器为两个轴的速度设定值输出0（或对您来说最安全的输出）。 另请注意，如果接收器关闭（电源丢失等），或者从接收器到ODrive的信号丢失（电线拔出等），则ODrive将继续执行上一个命令的速度设定值。 ODrive中的PWM输入当前没有超时保护功能。

端口

注意：如果您使用的我们提供的库时，无需纠结本节中描述的细节，只需大概了解即可。

USB

本节假定您熟悉通用USB体系结构，尤其是诸如“配置”，“接口”和“端点”之类的术语。

在USB上，ODrive提供单一配置，该配置是由CDC设备（虚拟COM端口）和特定于供应商的设备组成的复合设备。

什么是USB复合设备？

复合设备是通过接口关联描述符对接口进行分组的设备。 对于此类设备，主机操作系统会加载一个中间驱动程序，因此每个接口组都可以像单独的设备一样对待，并具有自己的主机侧驱动程序。

在ODrive上，存在以下接口：

• Interface Association: Communication Device Class (CDC)
  • Interface 0:
    • Endpoint 0x82: CDC commands
  • Interface 1:
    • Endpoint 0x01: CDC data OUT
    • Endpoint 0x81: CDC data IN
• Interface Association: Vendor Specific Device Class
  • Interface 2:
    • Endpoint 0x03: data OUT
    • Endpoint 0x83: data IN

端点对0x01，0x81和0x03，0x83的行为完全相同，只是它们的描述符（接口类，…）不同。

如果您打算直接访问USB端点，建议您使用接口2。其他接口（与CDC设备关联的接口）通常由主机OS的CDC驱动程序声明，因此如果没有第一个接口，则无法使用接口2。

UART

波特率: 115200
引脚:

• GPIO 1: Tx (连接到其他设备的Rx)
• GPIO 2: Rx (连接到其他设备的Tx)
• GND: 您必须将设备的接地线连接在一起。 使用ODrive J3上的任何GND引脚都可以。

如果您有任何问题或疑问，欢迎您加入ODrive社区或QQ群 851421965 进行交流。