一起玩儿物联网人工智能小车（ESP32）——32. 舵机控制Servo类详解
摘要：本文介绍ESP32 ESP32S2 AnalogWrite的详细使用说明
在Arduino IDE中的类库中，虽然已经提供了Servo类来实现对舵机的控制。但是其本身所提供的Servo类并不支持ESP32系列处理器，它所支持的处理器有：AVR，SAM，SAMD，NRF52和STM32F4。如果不是这几种处理器，则需要使用第三方的库来实现此功能。
下面就来打开Arduino IDE的库管理器。在搜索框中输入“esp32 servo”，选择安装下面的“ESP32 ESPS2 AnalogWrite”库来实现对舵机的控制，如下图所示：
单击“安装”就可以将这个类库安装到本机了。之后在需要使用到Servo类的文件头部增加语句“#include
Servo类控制舵机通常有以下几个步骤：
- Servo类实例化
- attach()绑定控制GPIO的引脚以及参数设置
- write()方法指定舵机运动角度
- read()方法返回舵机位置
- detachPin()方法释放绑定的GPIO引脚
ESP32 ESP32S2 AnalogWrite库除了提供了Servo类实现对舵机的控制，还提供了通用的输出PWM、控制LED亮度、蜂鸣器发生等不同用处的PWM波输出功能。
这个Servo类要比Arduino IDE内置的Servo类强大得多，在这里只介绍Servo类中一些常用的方法。
在这里主要讲解即将用到的Servo类的常用方法。
1. Servo对象实例化
Servo提供了无符号构造函数，实例化方法如下：
Servo myservo = Servo();
2. attach()方法
这个方法用来绑定PWM波形输出的引脚，设置舵机的参数以及其他一些个性化输出PWM的参数。为了使用的方便，类库的开发者提供了多种参数组合的设置方法。具体如下所示：
| myservo.attach(pin) myservo.attach(pin, invert) myservo.attach(pin, ch) myservo.attach(pin, ch, invert) myservo.attach(pin, minUs, maxUs) myservo.attach(pin, ch, minUs, maxUs) myservo.attach(pin, ch, minUs, maxUs, invert) myservo.attach(pin, minUs, maxUs, speed, ke) myservo.attach(pin, ch, minUs, maxUs, speed, ke) myservo.attach(pin, ch, minUs, maxUs, speed, ke, invert) |
这些函数的参数说明如下：
pin(int)：输出PWM波形的引脚，也就是控制舵机旋转的引脚。
ch(int)：指定输出PWM使用的通道，这是一个可选参数，无此参数，系统会自动分配一个闲置的通道。
minUs(int)：以180度舵机为例，这个参数是使舵机运动到0度位置的脉冲时间。
maxUs(int)：以180度舵机为例，这个参数是使舵机运动到180度位置的脉冲时间。
speed(double)：舵机转动的速率。其单位是度/秒，也就是舵机每秒转动的角度。例如一个舵机的转动速度为100度/秒，那么当它从0度转到180度就需要1.8秒。
ke(double)：舵机的标准的s曲线模型常数。这个参数的取值范围在0~1.0之间，当ke=0时，意味着舵机是线性匀速转动，当ke=1.0时，则意味着舵机在瞬间就可以转到指定的位置，会忽略舵机转动的速度（缺省值为1.0）。
invert(bool)：输出PWM波形反向。也就是高低电平互换。这个参数主要用于舵机需要用到前置NPN三极管或者N沟道MOSFET驱动的时候。
这个函数的返回值为一个单字节整数（uint8_t类型）。其定义如下：
254：pin参数非法。
253：存在空闲通道。
0~15：如果绑定成功，返回使用的通道号。
255：没有绑定成功。
3. write()方法
这个方法用来控制舵机的旋转。可供使用的方法如下：
| myservo.write(pin, value) myservo.write(pin, value, speed, ke) |
其中的pin、speed和ke参数在前面已经解释过了，这里解释以下value参数的含义。value参数是一个float类型的变量，根据其范围不同，含义有所不同，具体含义如下表所示：
| 传入的value值（float） |
实际使用的value值（float） |
单位 |
| 小于0 |
0 |
度 |
| 0-180 |
0-180 |
度 |
| 大于180并且小于500 |
180 |
度 |
| 大于等于500并且小于舵机最小脉冲时长（毫秒） |
舵机最小脉冲时长（毫秒） |
毫秒 |
| 舵机最小脉冲时长到舵机最大脉冲时长 |
舵机最小脉冲时长到舵机最大脉冲时长 |
毫秒 |
| 大于舵机最大脉冲时长 |
舵机最大脉冲时长 |
毫秒 |
通过上表可以看出，给这个write()方法传入的value值小于500的时候，被认为时转动的角度，大于500的时候，被认为是控制舵机转动脉冲的宽度（毫秒时长）。
这个write()函数的返回值分两种情况，一种是当ke=1.0时，其返回值为输出PWM波形的占空比率。当ke在0指1.0之间时，其返回值为舵机转动的时间。
4. writeMicroseconds()方法
这个函数使用脉冲宽度时间来控制舵机的运动。其内部就是调用的write()方法。
5. read()方法
这个方法用来返回舵机的位置，其返回值为角度，返回值的范围是0~180度。
6. readMicroseconds()方法
用于返回控制到当前位置的脉冲宽度的毫秒数。
7. detachPin()方法
这个方法用来断开PWM通道与GPIO引脚之间的绑定关系，用来释放GPIO引脚。
这就是Servo类常用的方法，在后边的开发中，可以根据自己的需要，选择合适的方法来实现相应的功能。