R/C Servos

FPGA适用于控制R / C伺服电机。

R / C伺服（“遥控伺服电机”）由一个电机，一些电子设备和一组装在一个小盒子中的齿轮组成。单轴从伺服器出来。您可以通过向伺服器发送脉冲来精确控制轴的旋转角度。轴旋转角度限制为大约270度（它不能旋转一整圈，而只能旋转3/4圈）。

这是一个伺服器的图片（已被咬住，但已说明了我们的目的）。

有用的信息链接包括：

• RC伺服控制
• RC飞机伺服系统使用指南
• 遥控伺服器101

R / C Servos用于：

• 在遥控模型中（汽车，飞机…）。
• 在机器人技术中。

伺服系统有3条线：

• 黑色：地面。
• 红色：电源（+ 5V）。
• 白色：旋转控制（使用PWM）。

白线上的PWM控制脉冲长度需要在1ms到2ms之间。
1.5ms的脉冲使轴在其旋转范围的中间旋转。

即使不需要更改角度位置，也需要定期发送新脉冲（每10到20ms），否则伺服将停止尝试保持该脉冲。

让我们以8位分辨率（256步，从0到255）控制一个伺服器。这意味着我们需要产生一个1ms（0）到2ms（255）的脉冲，分辨率为1ms / 256 = 3.9µs。

分钟
使用25MHz时钟（周期为40ns），第一步是对时钟进行分频，以产生周期的“滴答声”，使其尽可能接近3.9µs。

parameter ClkDiv = 98;    // 25000000/1000/256 = 97.56
 
reg [6:0] ClkCount;
reg ClkTick;
always @(posedge clk) ClkTick <= (ClkCount==ClkDiv-2);
always @(posedge clk) if(ClkTick) ClkCount <= 0; else ClkCount <= ClkCount + 1;

使用“ ClkTick”，我们实例化一个12位计数器，该计数器在每个滴答处递增。

reg [11:0] PulseCount;
always @(posedge clk) if(ClkTick) PulseCount <= PulseCount + 1;

每个滴答持续3.9µs，因此256个滴答持续1ms，12位计数器“ PulseCount”每16ms翻转一次。正是我们需要定期产生新的脉冲。

产生PWM脉冲
当“ PulseCount”等于0时，我们开始每个脉冲。当“ PulseCount”
在256和511之间时，我们结束每个脉冲。这将在1ms和2ms之间产生脉冲。

假设“ RCServo_position”是8位位置值（从0到255），我们在其前面连接一个“ 0001”以创建一个范围为256 ot 511的12位值。最后，我们将这12位与“ PulseCount”进行比较以产生脉冲。

reg RCServo_pulse;
always @(posedge clk) RCServo_pulse = (PulseCount < {4'b0001, RCServo_position});

那就是所有人！完整的代码可以在这里找到。
如您所见，控制R / C伺服器所需的硬件很少，因此FPGA可以同时控制多个。