Sensor/Motor Drive Board - Version 2.2 技术解析

一、引言

在机器人系统构建中，一块功能强大且集成度高的驱动板至关重要。Sensor/Motor Drive Board - Version 2.2（SKU:DFR0057）就是这样一款能够快速搭建机器人系统的驱动板。在使用该设备前，我们需要仔细阅读手册，并且要注意该设备不可用于军事或医疗用途。

文件下载：DFR0057.pdf

二、规格参数

电源与电流

• 供电电压范围为 6V - 12V，最大可承受 15V。
• 在 12V 电压下，工作电流为 150mA。

工作环境

工作温度范围是 -10℃ 到 +70℃。

CPU 性能

采用 Cortex - M3 CPU，具有 90MIPS 的处理能力，并且支持 DMA 访问。

接口类型

• 支持 RS232/TTL 接口，波特率可选 9600、19200、38400 或 115200 bps。
• 拥有 8 路 12 位模拟输入。
• 11 个数字 I/O 线（其中 IO0 - IO7 可配置为舵机控制）。
• 最多可控制 8 个带速度控制的舵机。
• 支持 I2C、RS485 接口（V2.2 版本不支持 CAN 和 SPI 接口）。

电机控制

配备双 4 安培 H 桥，可控制 2 个带 A/B 编码器接口的直流电机，集成 PID 速度控制，支持里程计和电机电流读取。

物理规格

尺寸为 96mmx90mmx20mm，并且其安装孔结构与 PC104 兼容，重量为 87g。

三、引脚图与硬件配置

供电

给 SDB 板供电时，只需将电源的地线连接到标记为 “GND” 的螺丝端子，将电源的正极线连接到标记为 “+12V” 的螺丝端子。需要注意的是，不要施加超过 15V 的直流电压。

串口硬件配置

SDB 板支持 RS232/TTL 接口，可通过跳线选择 RS232/TTL 输出模式。

四、命令集

所有命令均为十六进制格式，并且所有响应数据的末尾都以 0x0A（换行符）结束。以下是一些主要命令的介绍：

舵机控制模式配置

此命令用于将 DIO 配置为舵机控制模式。I/O 状态字节由 Bit0 - Bit7 计算得出，对应于 IO0 - IO7。当 IO 位设置为 1 时，舵机模式启用；设置为 0 时，舵机模式禁用。例如，要将 IO3 和 IO4 设置为舵机模式，I/O 状态字节为 0x18。

DIO 输入/输出模式设置

该命令可将数字引脚单独设置为输入或输出模式。在配置此 DIO 模式之前，必须先禁用舵机控制模式。

DIO 输出设置

当 Bit 设置为 1 时，输出为高电平；设置为 0 时，输出为低电平。如果某个 DIO 被配置为数字输入模式，设置其输出的命令将无效。

DIO 输入读取

此命令用于读取配置为输入模式的 DIO 上的值。

舵机控制

在将 DIO0 - 7 配置为舵机控制模式后，该命令可用于控制舵机的位置和速度。“S0 Pos” 是舵机的位置值，范围从 0 到 180，90 对应中心位置；“S0 Speed” 是舵机的速度值，范围从 0 到 0xFF，0xFF 表示最高速度。

模拟输入读取（12 位）

该命令用于读取模拟引脚的值，返回的模拟值由高字节和低字节组成，0xFF 对应 3.3V，0x00 对应 0V。若模拟输入超过 3.36V，返回的数据可能不准确。

RS485 波特率配置

此命令可设置 RS485 总线的波特率，可选值有 2400 bps、9600 bps、19200 bps、38400 bps 和 115200 bps。

RS485 通信

该命令可通过 RS485 总线从 RS232/TTL 传输数据，数据长度不得超过 64。

I2C 数据读写

• 写数据：此命令可通过 I2C 向设备写入数据，总数据长度必须小于 64 字节。
• 读数据：该命令可通过 I2C 从设备读取数据，总数据长度小于 4 字节。

电机参数设置

此命令用于设置直流电机速度控制的参数，包括编码器每转脉冲数（ENCODER_PPR）、齿轮比（GearRatio）和车轮周长（WheelPerimeter）。

电机速度设置

可设置电机的速度，M1_SPEED/M2_SPEED 由高字节和低字节组成，MOTO_DIR 用于控制电机方向。

电机速度和电流读取

• 电机速度读取：可读取电机的当前速度。
• 电机电流读取：可读取电机的当前电流，电流值为 16 位，由高字节和低字节组成，单位为 mA。

PID 参数设置

用于设置电机控制的 PID 参数，包括比例增益（Kprop）、微分增益（Krate）和积分增益（Kint），增益值需乘以 10。

电机驱动模式设置

可设置电机的驱动模式，有 PID 速度控制（闭环控制）和直接功率控制（开环控制）两种模式。

电机功率设置

可设置电机的功率，功率比值范围从 0 到 200，100 表示完全停止，200 表示最大正向功率，0 表示最大反向功率。

编码器数据读取和重置

• 读取编码器数据：可读取电机的旋转计数器值。
• 重置编码器读数：可重置编码器的计数器。

读取板卡版本

此命令可读取板卡的版本信息。

五、总结

Sensor/Motor Drive Board - Version 2.2 是一款功能丰富、集成度高的驱动板，为机器人系统的搭建提供了强大的支持。通过合理运用其各种接口和命令集，工程师们可以实现复杂的机器人控制任务。大家在实际使用过程中，是否遇到过一些特殊的应用场景，又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享交流。