003_旭日X3派初探：利用无线串口通信控制舵机

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在设计机器人结构时，我们常常会用到舵机，本次实验我准备用旭日x3派控制一台舵机，为了方便读者了解实验的设计意图，下面先提出几个基本问题以供讨论：

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1. 问题提出

（1）什么是舵机？
舵机是一种能够按照指定角度转动的电动执行器。

（2）舵机的结构？
舵机一般由马达、减速齿轮组、电位器和控制电路组成。

（3）怎样控制舵机动作？
给舵机提供一个特定的PWM信号，舵机就可以旋转到指定的位置。

（4）怎样用旭日x3派远程控制一台舵机？
旭日x3派本身有两个PWM脉冲信号端口（32、33），受限于供电电流，一般不建议直接控制舵机，所以我们需要借助MCU驱动舵机运动，而旭日派的任务就是给MCU发送指令，通常我们想到的就是通过串口（旭日派UART3的14、15端口）发送指令，仅仅为了串口硬线连接而把旭日派与MCU“绑定”到一起，倒不如通过无线串口通讯方便实用，所以本文准备探索通过无线串口通信控制一台舵机。

（5）有没有具体方案？
如果采用普通舵机，还要考虑MCU的编程，为了简化起见，采用UART串行总线舵机，只需要向舵机控制板发送指令，舵机就会按照指定角度旋转，这样就大大简化了编程。对于无线串口部分，我们采用无线发送接收模块实现。

2. 设计方案

具体方案如下图所示，笔记本电脑通过wifi（SSH无线网络ip地址）连接并登陆旭日x3派，实现笔记本端到旭日派端的无线连接，旭日x3派与串口控制板采用无线串口收发器，实现旭日派与MCU控制板之间无线传递“信息”。

3. 控制编程

下面借鉴了旭日x3派官方python例程，并做了修改：

#!/usr/bin/env python3
# coding = utf-8
import sys
import os
import time
import serial
import serial.tools.list_ports
def serialTest():
    print("List of enabled UART:")
    os.system('ls /dev/tty[a-zA-Z]*')
    uart_dev= '/dev/ttyS3' #定义串口端口
    baudrate = 115200 #波特率
    val = 1500  #舵机初始位置（0位）
    incr = 100  #舵机转位递增（减）步长
    try:
        ser = serial.Serial(uart_dev, int(baudrate), timeout=1) # 1s timeout
    except Exception as e:
        print("open serial failed!\n")
    print(ser)
    print("Starting demo now! Press CTRL+C to exit")
    while True:  #舵机一秒转位一次，到达限位后反转，往复转动        
        if val >= 2500:  #高限位
                incr = -incr
        if val <= 0:     #低限位
                incr = -incr
        val += incr
        val1 = str(val)  #转换成字符串
        if val <= 1000:
                test_data = '#000P'+'0'+val1+'T1000!'  #当val<1000时，前位自动补0，即：若val=500，则字符串为“0500”，实际发送字符串为：#000P0500T1000！
        else:
                test_data = '#000P'+val1+'T1000!'
        write_num = ser.write(test_data.encode('UTF-8'))   #发送到串口
        print(test_data)
        time.sleep(1)
    ser.close()
    return 0
if __name__ == '__main__':
    if serialTest() != 0:
        print("Serial test failed!")
    else:
        print("Serial test success!")

4. 运行效果

在笔记本端运行MobaXterm，运行python程序，效果如图所示：

无线串口控制舵机

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5. 思考总结

挖坑时间到了，请旭友们帮帮忙，我的这篇文章里有一处错误和一处疑惑，帮我解答一下呗！
（1）电机转动到某个限位时，会停几秒，为什么？代码有哪里考虑不周？
（2）笔记本不需要用串口线连接旭日x3派，开机直接用充电宝给旭日派插电，Ubuntu要做什么设置，MobaXterm又要采用什么连接方式？

6. 参考文献

【1】舵机使用笔记（mg996 + stm32角度控制代码）
【2】UART串行总线舵机简介 - UART串行总线舵机使用手册