cubemx stm32 pca9685pw模块 16路PWM 可用于舵机驱动驱动代码-Toy模板网

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pca9685pw介绍

这个模块是 I2C 通信控制 16 路 PWM 的模块。
所有路的频率是统一设置的，所以每一路的频率都一样，但是每一路可以设置不同的占空比。

PCA9685的分辨率是12位，即占空比控制时，0-4096对应的占空比为0-100，在控制舵机的时候，控制信号是0.5ms-2.5ms，周期 20ms，所以控制舵机角度不会有太高的分辨率，对舵机控制精度较高的地方不建议使用。
PCA9685地址位和很多描述的不一样，根据芯片手册，地址位的寄存器一共 8 位，其中最高位固定是1，A0-A5这六位是用户可更改的，而其中最关键的一位是 R/W 位，这一位主要是决定了读还是写，置1时为读，置0时为写，所以我们在写程序的时候，PCA9685 的地址应把 R/W位加上，是 0x80，而不是 0x40，在写的时候，发送地址位是 0x80，在读的时候，发送的地址位是0x81。

cubemx stm32 pca9685pw模块 16路PWM 可用于舵机驱动驱动代码

硬件

硬件连接

OE，低电平有效输出使能。
SDA，I2C 的 SDA 引脚。
SCL，I2C 的 SCL 引脚。
V+，接入 5V 电源，若是驱动的 16 路全是舵机，这个电源的电流就要求很大了（不晓得这个模块到底能不能承受这么多舵机的电流）。
VCC，单片机 3V3 电源。
GND，对于 V+ 的地平面。

原理图截屏如下：
cubemx stm32 pca9685pw模块 16路PWM 可用于舵机驱动驱动代码

软件编写

pca9685pw.c

#include "pca9685pw.h"
#include <math.h>
#include <stdio.h>

#define min(_X_, _Y_)	(_X_>=_Y_?_Y_:_X_)

static uint8_t read16(uint8_t addr);
static void write16(uint8_t addr, uint8_t d);


// 设置为true可打印一些调试消息，设置为false可禁用这些消息。
#define ENABLE_DEBUG_OUTPUT false

// 初始化。频率，转动角度（0~360）
void pca9685_init(float hz, uint16_t angle)
{
	uint32_t off = 0;
	// 这一步很关键，如果没有这一步PCA9685就不会正常工作。
	pca9685_reset();
	
	write16(PCA9685_MODE1,0x00);
	pca9685_setPWMFreq(hz);
	off = (uint32_t)(102.4+angle*1.14);
	
	pca9685_setPWM(0,0,off);
	pca9685_setPWM(1,0,off);
	pca9685_setPWM(2,0,off);
	pca9685_setPWM(3,0,off);
	pca9685_setPWM(4,0,off);
	pca9685_setPWM(5,0,off);
	pca9685_setPWM(6,0,off);
	pca9685_setPWM(7,0,off);
	pca9685_setPWM(8,0,off);
	pca9685_setPWM(9,0,off);
	pca9685_setPWM(10,0,off);
	pca9685_setPWM(11,0,off);
	pca9685_setPWM(12,0,off);
	pca9685_setPWM(13,0,off);
	pca9685_setPWM(14,0,off);
	pca9685_setPWM(15,0,off);
	
	HAL_Delay(100);
}

// 软件复位
void pca9685_reset(void)
{
	write16(PCA9685_MODE1, 0x0);
}

// 设置PCA9685的输出频率，
// PCA9685的16路PWM输出频率是一致的，
// 所以是不能实现不同引脚不同频率的。
void pca9685_setPWMFreq(float freq)
{
	//printf("Attempting to set freq ");
	//printf(freq);
	// 输出周期实际是有误差的，对于20ms（50Hz）的周期来说这里乘个0.94为20ms
	// 可以用示波器观看调试
	freq *= 0.942;
	double prescaleval = 25000000;
	prescaleval /= 4096;
	prescaleval /= freq;
	prescaleval -= 1;

	if (ENABLE_DEBUG_OUTPUT)
	{
		printf("Estimated pre-scale: %f\r\n", prescaleval);
	}
	// floor()总是返回小于等于一个给定数字的最大整数。
	// 这里是四舍五入
	uint8_t prescale = floor(prescaleval + 0.5);
	
	if (ENABLE_DEBUG_OUTPUT)
	{
		printf("Final pre-scale: %d\r\n", prescale);
	}

	uint8_t oldmode = read16(PCA9685_MODE1);
	uint8_t newmode = (oldmode&0x7F) | 0x10; // sleep
	write16(PCA9685_MODE1, newmode); // go to sleep
	write16(PCA9685_PRESCALE, prescale); // set the prescaler
	write16(PCA9685_MODE1, oldmode);
	HAL_Delay(5);
	write16(PCA9685_MODE1, oldmode | 0xa1);  //  This sets the MODE1 register to turn on auto increment.
										  // This is why the beginTransmission below was not working.
	//  printf("Mode now 0x"); printf(read16(PCA9685_MODE1), HEX);
}

// 输出PWM占空比的调节。通常on都设为0，改变off即可。
// 因为PCA9685是12位分辨率，所以off的值0~4096就代表了占空比0-100.
void pca9685_setPWM(uint8_t num, uint16_t on, uint16_t off)
{
	//printf("Setting PWM "); printf(num); printf(": "); printf(on); printf("->"); printf(off);
	uint8_t d[4] = {(on&0xFF), (on>>8), (off&0xFF), (off>>8)};
	
	HAL_I2C_Mem_Write(&PCA9685_HI2C, PCA9685_IIC_ADDR_W, (LED0_ON_L+4*num), 1, d, 4, 0xff);
}

// num:序号；angle:角度
void setAngle(uint8_t num, uint16_t angle)
{
	// 补误差
//	angle /= 2;
	uint32_t off = 0;

	// off范围是：0~4096
	// 舵机占空比范围是：0.5~2.5ms
	// 所以设置off在 102.4~512范围内
	// x/(512-102.4) = 1/360
	// 所以每一度步进值为：1.137777 约等于 1.14
	off = (uint32_t)(102.4+angle*1.14);
	pca9685_setPWM(num, 0, off);
}

static uint8_t read16(uint8_t addr)
{
	uint8_t d;
	HAL_I2C_Mem_Read(&PCA9685_HI2C, PCA9685_IIC_ADDR_R, addr, 1, &d, 1, 0xff);
	return d;
}

static void write16(uint8_t addr, uint8_t d)
{
	HAL_I2C_Mem_Write(&PCA9685_HI2C, PCA9685_IIC_ADDR_W, addr, 1, &d, 1, 0xff);
}

pca9685pw.h

#ifndef _PCA9685_PW_H
#define _PCA9685_PW_H

#include "stdbool.h"
#include "main.h"
#include "i2c.h"

// I2C 句柄，用户自己修改
#define PCA9685_HI2C	hi2c1
// I2C 地址
#define PCA9685_IIC_ADDR_W	0x80
#define PCA9685_IIC_ADDR_R	0x81


// 寄存器地址
#define PCA9685_SUBADR1 0x2
#define PCA9685_SUBADR2 0x3
#define PCA9685_SUBADR3 0x4

#define PCA9685_MODE1 0x0
#define PCA9685_PRESCALE 0xFE

#define LED0_ON_L 0x6
#define LED0_ON_H 0x7
#define LED0_OFF_L 0x8
#define LED0_OFF_H 0x9

#define ALLLED_ON_L 0xFA
#define ALLLED_ON_H 0xFB
#define ALLLED_OFF_L 0xFC
#define ALLLED_OFF_H 0xFD



// 函数
void pca9685_reset(void);
void pca9685_setPWMFreq(float freq);
void pca9685_setPWM(uint8_t num, uint16_t on, uint16_t off);
void pca9685_setPin(uint8_t num, uint16_t val, bool invert);// =false


// 初始化。频率，转动角度（0~360）
void pca9685_init(float hz, uint16_t angle);
// num:序号；angle:角度（0~360）
void setAngle(uint8_t num,uint16_t angle);

#endif	/* _PCA9685_PW_H */

main

void main(void)
{
	uint16_t xxx = 0;
	// 初始50Hz，角度 180 度
	pca9685_init(50, 180);

	while(1)
	{
		// 设置 1 号口输出
		setAngle(1, xxx);
		xxx += 10;
		xxx>360?xxx=0:xxx;
		HAL_Delay(10);
	}
}