Makeblock電子模組手冊－Me High-Power Encoder Motor

概述:

　　Makeblock的編碼馬達驅動模組是一個自帶控制器來進行PID運算的直流馬達驅動模組。該模組使用ATmega328P作為控制的主晶片，相容Arduino模式，因此高級玩家也可以把這塊驅動板當作一個主控單元來使用。
　　我們的韌體代碼存放在https://github.com/Makeblock-official/Me_EncodeDriver，由於舊的韌體協議過於複雜，所以我們後續只會對新的韌體進行更新及維護，如果您希望獲得我們的最新服務支援，希望您參考第5章節的內容對您的韌體進行更新。
　　使用Makeblock的編碼馬達驅動模組，您可以通過發送I2C指令來控制雙路馬達（帶編碼器）的正反轉速度，也可以直接設定馬達的運動距離或者轉動角度。在最新的韌體驅動中，兩路馬達的PID參數，碼盤解析度，減速比還有模組的I2C位址都可以通過I2C匯流排來進行設置，設置的參數會自動保存在EEPROM中，即使重新上電，也不會丟失您的配置。因此該驅動模組可以相容市面上絕大多數種類的直流編碼馬達。

如何使用舊韌體:

　　模組預設的I2C位址是0x09，如果想控制3個以上的編碼馬達，就要使用到兩個編碼馬達驅動模組，這時候就需要使用設置工具重新設置模組的I2C位址。否則兩個模組的I2C位址一致，是無法獨立進行控制的。由於設置工具是通過串口與驅動模組通信的，所以需要使用到USB轉串口的工具，在第5章節中會進一步說明這個工具的選購。

　　目前makeblock有磁編碼馬達和光編碼馬達兩種。不同的馬達所需要設置的參數是不一樣的。磁編碼馬達和光編碼馬達的區別如下圖所示。

磁編碼馬達露在碼盤外面的器件是一個4管腳的黑色霍爾感測器。而光編碼馬達露在碼盤外面的是一個兩管腳的LED發射管。同時光編碼的碼盤有8個間隙，而磁編碼馬達的碼盤是一個環形磁鐵。

如果您使用的是磁編碼馬達，那麼你需要使用設置工具，將值設定為：

　　主要是減速比(reduction ratio)需要修改為46.67(預設值為 25.76852). 設置參數時，為了避免將不需要設置的參數給設置錯誤，請先使用<get>控制項讀取驅動模組原先的設置，然後重新設置減速比(reduction ratio)即可。關於馬達各個參數的說明，在第6章節的常見問題中會進一步說明，有不清楚的可以參見第6章的內容。

如果使用的是光編碼馬達，那麼有兩個參數需要修改，包括碼盤解析度(encoder resolution), 減速比(reduction ratio). 其設定的情況如下圖所示。

　　一般情況下，您所使用的兩個馬達應該都是同一類型的，所以設置的時候，請注意兩個馬達參數的同步修改。否則兩個馬達的控制會出現不同步的情況。如果您需要使用三個以上的編碼馬達，那麼I2C位址(I2C address)也是您必須進行設置的一個選項，這個I2C位址與程式的關係在後面的程式示例中會具體展示給大家。

　　設置好了韌體的參數，您就可以開始使用arduino來對編碼馬達進行控制使用了。

　　首先您需要在您本地的arduino安裝目錄下添加我們makeblock的驅動庫，最新韌體庫的代碼位址: https://github.com/Makeblock-official/Makeblock-Libraries. 驅動庫的安裝說明在Git檔目錄的README.md中有詳細說明，請參考這個說明安裝即可。

　　如果已經按照說明安裝makeblock驅動庫完畢，那麼打開arduino之後，你應該能看到Example-> MakeBlockDrive這個目錄，在這個目錄的Me_EncoderDriver_Old這個目錄中就能看到4個簡單的示例程式，把任意程式燒錄進你的BaseBoard/Orion/UNO Shield主機板中即可進對馬達以及驅動板進行測試。你也可以仿照示例程式，編輯自己的應用。

　　示例程式中，在創建物件時有這個語句：

　　這段代碼的 0x09即是驅動板的I2C位址，如果你沒有使用工具對I2C位址進行修改，那麼默認出廠的I2C位址一定是0x09。

　　如果你已經設置了I2C位址，然而又忘記了I2C設備的位址號，你可以採用以下方法去輪訓獲取你的I2C位址。

　　選擇示例程式 MakeBlockDrive->example->Me_I2CScan->Me_I2CScanTest

　　按照章節2的內容連接好主機板與編碼馬達驅動板，將該示例程式燒錄進控制主機板，Arduino的串口監視介面的串列傳輸速率設置為9600，如果沒有異常的話，應該可以看到這樣的顯示。這裡顯示的 address就是I2C的從設備位址。

如何使用新韌體

• 新韌體的使用與老韌體類似，這裡僅列出有差異的地方
  
  • 原始程式碼
    
  https://github.com/Makeblock-official/Me_EncodeDriver/tree/master/EncodeDriver-New/slave
  • 示例程式
    
  　　如果已經按照說明安裝makeblock驅動庫完畢，那麼打開arduino之後，你應該能看到Example-> MakeBlockDrive這個目錄，在這個目錄的Me_EncoderDriver_New這個目錄中就能看到4個簡單的示例程式，把任意程式燒錄進你的BaseBoard/Orion/UNO Shield主機板中即可進對馬達以及驅動板進行測試。你也可以仿照示例程式，編輯自己的應用。
  　　示例程式中，在創建物件時有這個語句：
  　　這段代碼的 0x09即是驅動板的I2C位址，如果你沒有使用工具對I2C位址進行修改，那麼默認出廠的I2C位址一定是0x09。

怎麼升級您的韌體

　　升級韌體需要使用到USB轉串口工具，由於升級過程需要對模組進行重定操作，所以選購串口模組時，請一定注意選用有RESET管腳的串口工具。

　　根據模組的絲印標識，以及您串口工具的標識把驅動模組與串口工具連接在一起。有5根線需要連接，TXD, RXD, 5V, GND, RESET. 其中TXD和RXD與串口工具的TXD和RXD可能需要交叉連接。

下圖是連線後的示意圖，

然後使用arduino IDE打開 EncodeDriver-New\slave\slave.ino 檔，選擇arduino UNO以及正確的COM口即可按照通用arduino UNO的燒錄方式更新韌體。

常見問題

1) 什麼是減速比？
　　減速比，即減速裝置的傳動比，是傳動比的一種，是指減速機構中暫態輸入速度與輸出速度的比值。是減速馬達中很重要的一個參數，都會標示在馬達的標籤上。例如我們的編碼馬達就有標示 Gear Ratio 1:46, 這裡是進行了取整處理。

2) 什麼是碼盤解析度
　　碼盤解析度是編碼馬達中一個很重要的參數，用來表示碼盤在轉動一圈中所能檢測到的精度。我們的磁編碼馬達的碼盤解析度是12，光編碼馬達的碼盤解析度是8，因為老韌體是針對磁編碼馬達寫的，而霍爾感測器的一對磁極組合起來可以識別 4 個相位。所以設置碼盤解析度時，設置的值是真實碼盤解析度的4倍。

3) Makeblock編碼馬達驅動的速度參數是什麼
　　我們的驅動使用的速度參數是RPM，rpm 是round per minute (revolution per minute) 的意思，即每分鐘馬達轉動的圈數。

故障排查

• 燒錄程式正常，連線正常，但是馬達無法轉動
  

　　可能是主機板的電源撥碼開關沒有打開，或者直流電源沒有接入6-12V的直流插座。可以通過觀察編碼馬達驅動板上的LED是否被點亮來進行排查。

• 燒錄程式後，馬達轉速或者位置移動異常
  

　　可能是驅動板的碼盤解析度或者減速比設置異常

• 馬達在轉動是有明顯抖動
  

　　需要重新設置PID參數，以達到較好的調整效果。