【ESP32 C++教程】Unit5-2 执行器件之舵机
舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。在高档遥控玩具，如飞机、潜艇模型，遥控机器人中已经得到了普遍应用。
示例：用按键控制舵机
从 https://gitee.com/billyzh/esp32-cpp-lesson 下载本教程的源码到本地硬盘文件夹，如d:\esp32-cpp-lesson
在VSCode中，选择【文件】->【打开文件夹...】选择上一步保存的文件夹打开
打开项目后，选择config.h文件，修改第10行为
#define APP_LESSON52 1
打开unit5-lesson52/board_config文件，设置器件使用的引脚，
#define MANUAL_BUTTON_PIN GPIO_NUM_39
#define SG90_PIN GPIO_NUM_14
配置启用舵机
#define CONFIG_USE_SERVO 1
创建驱动器件实例，代码如下（unit5-lesson52/my_board.cpp）：
MyBoard::MyBoard() : Board() {
Log::Info(TAG, "===== Create Board ...... =====");
Log::Info(TAG, "initial led.");
led_ = new GpioLed(BUILTIN_LED_PIN, false);
// 创建按键对象
std::shared_ptrbutton = std::make_shared(kManualButton, MANUAL_BUTTON_PIN, true, false);
button->BindAction(ButtonAction::Click);
button->BindAction(ButtonAction::DoubleClick);
AddButton(button);
// 创建执行器件对象
std::shared_ptrservo_ptr = std::make_shared(SG90_PIN);
AddActuator(kSG90, servo_ptr);
Log::Info( TAG, "===== Board config completed. =====");
}程序解读
1. 创建一个按钮Button类实例，绑定单击(Click)、双击(DoubleClick)动作；
2. 创建一个舵机驱动器实例，这里使用内置的舵机驱动类ServoDriver；
舵机驱动器类ServoDriver，代码如下（src/framework/peripheral/servo_driver.h）：
class ServoDriver : public Actuator {
public:
ServoDriver(gpio_num_t pin, uint16_t max_angle=180)
: servo_pin_(pin), max_angle_(180) {
servo_ = new Servo();
servo_->attach(servo_pin_);
}
virtual ~ServoDriver() {
servo_->detach();
};
void SetAngle(uint16_t angle) {
if (angle > max_angle_) {
angle = max_angle_;
}
servo_->write(angle);
}
uint16_t GetAngle() {
return servo_->read();
}
void Reset() {
servo_->write(max_angle_ / 2); // 归位
}
void Move(uint16_t angle) {
uint16_t new_angle = servo_->read() + angle;
if (new_angle < 0) new_angle = 0; if (new_angle > max_angle_) new_angle = max_angle_;
servo_->write(new_angle);
}
private:
Servo *servo_;
const gpio_num_t servo_pin_;
const uint16_t max_angle_;
};ServoDriver类继承自Actuator类，封装了三方库ESP32Servo，提供复位(Reset)、绝对角度(SetAngle)、相对角度(Move)等方法。
控制舵机
舵机控制代码如下（unit5-lesson51/my_application.cpp）：
void MyApplication::OnInit() {
std::shared_ptr<Actuator> act_ptr = Board::GetInstance().GetActuator(kSG90);
std::shared_ptr<ServoDriver> servo_ptr = std::static_pointer_cast<ServoDriver>(act_ptr);
servo_ptr->Reset();
}
void MyApplication::OnLoop() {
MyBoard *board = static_cast<myboard*>(&Board::GetInstance());
board->ButtonTick();
delay(1);
}
bool MyApplication::OnPhysicalButtonEvent(const std::string& button_name, const ButtonAction action) {
if (button_name == kManualButton) {
if (action == ButtonAction::Click) {
StepMove(5);
return true;
} else if (action == ButtonAction::DoubleClick) {
StepMove(-5);
return true;
}
}
return Application::OnPhysicalButtonEvent(button_name, action);
}
void MyApplication::StepMove(int step) {
std::shared_ptr<Actuator> act_ptr = Board::GetInstance().GetActuator(kSG90);
std::shared_ptr<ServoDriver> servo_ptr = std::static_pointer_cast<ServoDriver>(act_ptr);
Schedule([servo_ptr, step](){
servo_ptr->Move(step);
});
}程序解读
1. 在OnInit方法中调用舵机驱动类的Reset方法进行复位；
2. 在OnLoop方法中调用MyBoard的ButtonTick事件，以捕捉按键动作；
3. 重载Application类的OnPhysicalButtonEvent方法响应按键动作，本程序设计为单击向右5度，双击向左5度；
4. StepMove方法中调用舵机驱动类的Move方法进行移动，这里调用Schedule方法来调度Move方法，保障多次调用可以顺序执行；
此处使用static_pointer_cast来进行智能指针的向下强制转换（父类指针转为子类指针），若指针与预期类型不符，返回空指针。
编译项目并上传开发板检验
作业：
实现一个自定义的执行器类。
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舵机
舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。在高档遥控玩具，如飞机、潜艇模型，遥控机器人中已经得到了普遍应用。
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