iFBalance

iFBalance-코딩으로 뽀샤버리기

4강. DC 모터 제어하기

Posted by INDIFROG on 2021-03-04
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4강. DC 모터 제어하기

아래 그림은 iFBalance 로봇에서 사용된 iFZero 보드의 GPIO에 할당된 Pin Map입니다. iFBalance는 iFLine 보다 IR 센서부가 좀 더 복잡하기 때문에 제어 및 ADC 핀이 추가 할당이 되어 있습니다.

그러나 DC 모터를 제어하는 부분은 iFLine보다 줄어서 다행히 여분의 GPIO가 2개정도 남은 상태입니다.

VSCODE_LIB

DC 모터를 제어하기 위해 할당된 GPIO는 다음과 같다.

  Motor Control                     GPIO

  LEFT_WHEEL_FORWARD                IO7
  LEFT_WHEEL_BACKWARD               IO8
  RIGHT_WHEEL_FORWARD               IO27
  RIGHT_WHEEL_BACKWARD              IO26

DC 모터에 대한 PWM 제어등에 관한 내용은 기존 잘 설명이 되어 있는 iFLine 강좌를 먼저 참조하시기 바랍니다.

2020-06-28-iFLine-개발강좌_06 ➾

VSCODE_LIB

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/******************************************************************************
iFMotors.h - iFBalance Arduino Library 
hkkim@koreaits.com ( KITS Lab )
original creation date: April 3, 2020

Development environment specifics:
Arduino IDE 1.8.x
iFBalance
******************************************************************************/

#ifndef iFMotors_v1_h
#define iFMotors_v1_h
#define iFMOTORS_LIBRARY_VERSION	1.1.1

#include <Arduino.h>

#define MC_LEFT_CH (0)
#define MC_RIGHT_CH (15)
#define FREQUENCY (5000)

#define FORWARD   1
#define BACKWARD  0

#define MIN_ABS_SPEED (1)

#define LEFT_F     7
#define LEFT_R     8  
#define RIGHT_F    27
#define RIGHT_R    26   


#define LEFT_F_CH (0)
#define LEFT_R_CH (1)
#define RIGHT_F_CH (2)
#define RIGHT_R_CH (3)

/* PWM resolution */
#define PWM_RES                 (10)
#define PWM_BASE_FREQ           (5 * 1000) // 5 kHz

class iFMotors{
    private:
        const int _nPWMResBit = 10;
        int _nMaxSpeed;
        int _nType = 1;

    public:
        iFMotors(){}

        void init();

        int  move(int lspeed, int rspeed);

        void motorStop();
        int getMaxSpeed(){ return _nMaxSpeed; }
};

#endif
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iFMotors.cpp - iFBalance Arduino Library 
hkkim@koreaits.com ( KITS Lab )
original creation date: April 3, 2020

Development environment specifics:
Arduino IDE 1.8.x
iFBalance
******************************************************************************/

#include "iFMotors.h"

void iFMotors::init(){

    ledcSetup(LEFT_F_CH, FREQUENCY, _nPWMResBit);
    ledcSetup(LEFT_R_CH, FREQUENCY, _nPWMResBit);
    ledcSetup(RIGHT_F_CH, FREQUENCY, _nPWMResBit);                
    ledcSetup(RIGHT_R_CH, FREQUENCY, _nPWMResBit);

    ledcAttachPin(LEFT_F, LEFT_F_CH);                  
    ledcAttachPin(LEFT_R, LEFT_R_CH);
    ledcAttachPin(RIGHT_F, RIGHT_F_CH);   
    ledcAttachPin(RIGHT_R, RIGHT_R_CH);   

    ledcWrite(LEFT_F_CH, 0 );
    ledcWrite(LEFT_R_CH, 0 );  
    ledcWrite(RIGHT_F_CH, 0 );
    ledcWrite(RIGHT_R_CH, 0 );                 

    _nMaxSpeed = (int) pow(2, _nPWMResBit) ;

    motorStop();  
}

void iFMotors::motorStop()
{
    ledcWrite(LEFT_F_CH, 0 );
    ledcWrite(LEFT_R_CH, 0 ); 
    ledcWrite(RIGHT_F_CH, 0 );
    ledcWrite(RIGHT_R_CH, 0 );                   
}

int  iFMotors::move(int lspeed, int rspeed)
{

#if 1
    int ldirection = 1, rdirection = 1;
    if (lspeed < 0 ){
        ldirection = -1;
    } 
    else{
        ldirection = 1;
    }
    if (rspeed < 0 ){
        rdirection = -1;
    }
    else{
        rdirection = 1;
    }

    lspeed = map( abs(lspeed) , 0, _nMaxSpeed, MIN_ABS_SPEED*_nPWMResBit, _nMaxSpeed);    
    rspeed = map( abs(rspeed) , 0, _nMaxSpeed, MIN_ABS_SPEED*_nPWMResBit, _nMaxSpeed);    

   // lspeed = map( abs(lspeed) , 0, _nMaxSpeed, 400, _nMaxSpeed);    
   // rspeed = map( abs(rspeed) , 0, _nMaxSpeed, 400, _nMaxSpeed);      
    if( lspeed > _nMaxSpeed ) lspeed =_nMaxSpeed;
    if( rspeed > _nMaxSpeed ) rspeed =_nMaxSpeed;

       // printf("lo : %d, ro = %d, t = %d\n",  lspeed, rspeed, ldirection);

    if( ldirection == 1 ){
        ledcWrite(LEFT_F_CH, abs(lspeed)-1 );
        ledcWrite(LEFT_R_CH, 0);       

    }
    else{
        ledcWrite(LEFT_F_CH, 0);
        ledcWrite(LEFT_R_CH, abs(lspeed)-1 );                                     
    }

    if( rdirection == 1 ){
        ledcWrite(RIGHT_F_CH, 0 );
        ledcWrite(RIGHT_R_CH, abs(rspeed)-1 );                     

    }else{
        ledcWrite(RIGHT_F_CH, abs(rspeed)-1);
        ledcWrite(RIGHT_R_CH, 0 ); 

    }                              
#endif

    return 0;
}
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main.cpp - iFLine, iFBalance Arduino Library 
hkkim@koreaits.com ( KITS Lab )
original creation date: April 3, 2020

Development environment specifics:
Arduino IDE 1.8.x
iFBalance
******************************************************************************/

#include <Arduino.h>
#include "iFLED.h"
#include "iFMotors.h"

iFLED         ifLed;
iFMotors      ifMotors;

void setup()
{ 
  Serial.begin(115200);

  ///////////////////////////////////////////////////////
  // Color LED
  ifLed.init();  
  ifLed.setMode( BLINK );


  ///////////////////////////////////////////////////////
  // Motor
  ifMotors.init();  
  ifMotors.move( 450, 450);      
}

void loop() {

}

iFBalance의 iFMotors 클래스의 사용법은 극단적으로 편리합니다. 멈추기 위해서는 move 멤버함수에 0을 입력하면 되고 전방향으로 최대 출력을 위해서는 1023 ( 1024 - 1 ) 입력하면 됩니다.
반대로 역방향으로 움직이기 위해서는 - 값을 입력하면 됩니다.

또한 모터마다 기동 토크가 다를 수 있지만 최소 움직이기 시작하는 PWM 값은 450 정도임을 참고하시기 바랍니다.

이상으로 이번 강좌에서는 모터를 제어하기 위해 작성된 iFMotors 클래스에 대해 살펴보았습니다.