機器蟲hexapod的零件-串列伺服機控制板自製達成

chamber

原帖由 F91 於 2006-6-20 01:11 發表
chamber大大~
一看就知道是混在業界很久的老鳥@@"
技術相當扎實


這個概念我之前有想過 只是我是想以FPGA實現~
(FPGA有 軟核心 嵌入式處理器 可在NIOS II 寫程式 )
簡單的說 一片FPGA 可以放多個處 ...

        關於FPPA 在伺服馬達的機械手臂應用，小弟就在此就一次簡單的回答各位的問題：

   1. 這個多核心MCU ，他的確是實實在在的埋了八顆獨立的MCU在一顆IC內。
       簡單的說：他就是作到硬體的Real-time 的分時多工，所以關於每顆核心的MCU都不會有資料(bus)打架的問題。
       我常說：要作到多核心不難，但是要作到很便宜好用的多核心就很難！
       這個MCU的最小包裝(14pin)在台灣的基本報價還不到 US$ 1.00 !

   2. 我想伺服馬達的基本控制大家都很清楚：
      

  

             這種PWM訊號就是不能有任何中斷的發生，所以，如果您用一般MCU在作這方面的最大挑戰就是：萬一您還要加任何控制介面（Such as  UART/SPI/I2C 或 RC -- Radio Control etc ...）程式的寫法將會面臨很挑戰。

          但是FPPA 就不會有這個問題了：
      
          因為每一顆MCU都有獨立的PC(Program counter)這一點就是一般單核心的MCU 所沒有的～我們一般MCU之所以會依我們所寫的程式工作，他所以依據的就是MCU本身的Program counter 的移動而抓取不同的程式碼執行。所以當您的Program counter 被打亂了～您的程式當然就會亂跑，尤其外面的中斷訊號一進來，您的Program counter 當場就得跳到中斷向量位置！
         所以，在多核心的FPPA裡面，我們就反過來運用MCU 的Program counter來控制我們程式的流程：
         如上圖所示：其中第七顆 MCU 就只要專心造PWM 訊號就好：基本的程式架構：

                         set1     pa.1;   
                         delay    pwm1;
                         set0     pa.1;
                         delay    pwm1_;  /// pwm 的百分比的補數

               如此就完成第一根PWM的控制訊號！
              但是，完成第一根PWM之後，這一顆MCU就沒事了～所以距離下一次PWM產生的時間還有近 20 mSec ，所以，
       我們程式可以繼續造PWM：

                         set1     pa.2;   
                         delay    pwm2;
                         set0     pa.2;
                         delay    pwm2_;  /// pwm 的百分比的補數
            ......
       .... 依序下去，所以可以完成九支伺服馬達的PWM訊號，結果還剩下約20 - 2.1x9 = 20 -18.9 = 1.1 mSec !
         所以，這一顆MCU的程式最後一行就是：

                          goto $         //// 停在原地，讓此MCU死機在此！傳統的單核心MCU可不能這樣寫囉！

         反正當20 mSec 到時，另一顆MCU( 第六顆） 會把第七顆MCU的 Program counter 拉回程式起始點（就是第六顆MCU去作內部的Reset 第七顆MCU），再重複造九根PWM訊號！   ---- 我常常開玩笑說：這種程式架構，還需要Debug 嗎？！只要您有單晶片簡單的程式觀念的人，誰都可以很快的寫出來！

          重點是：我還有 另外五顆沒用到的MCU ！可以拿來做傳輸介面，來改變上述程式中的PWM值！
         
         所以，同理，我可以同樣以第六顆MCU作基本的時間Base ~再把上述的程式複製一組到第五顆MCU 就可以做出另外九動的PWM ！簡單吧。依此類推，您覺得這樣的程式是不是很簡單的完成至少 45 軸  的伺服馬達～..只要FPPA 的I/O 夠用的話！


        3. 大家所常問的：這樣的東西，學起來會不會很難？！就看您會不會拿起電話，打個電話問一下囉？！當然，如果您只是走馬看花的～您就不覺得這有什麼特別之處。但是，像台科大的吳忠霖教授，就會很興奮的打個電話到原廠詢問。說真的，小弟的原則是不希望把一般論壇的網站的內容寫得太商業化。但是，真的希望國內的相關有興趣的玩家要加點油了～因為日本方面真的比我們積極多了。吳教授也由衷的希望原廠能多給國業相關玩家多一點空間！Why ?! 日本方面很積極，他們希望這顆IC的原廠，把這顆IC的應用授權給日本！屆時，技術支援全跑到日本，國內就會比較辛苦了。這一點吳教授本身就是留學日本的～他完全瞭解日本人的心態！

         4. 小弟我就利用上述的觀念再一次改寫程式，加入聲音同步及PWM的值以內建查表方式（當然也都是另外獨立的MCU來執行查表的～） ，就可以完成伺服馬達～聲音與動作同步的演示了！雖然機構有點拙～但意思應該到了吧！請下載以下的影音檔案！

         5. 其實大家應該更專注在機械人的動作或活動演算法上～這種PWM的同步動作就交給這種一顆不到US $ 1.0 的IC來處理。難怪，日本人說：我們光拿這一顆IC作伺服馬達控制模組就作不完了！--- 一個手掌可能需要十幾個PWM～但用一顆FPPA 就可以完成～還可以讓中控處理器（像是ARM或等效的32 bits CPU)不斷的送PWM控制參數！


        6. 因為FPPA 此顆IC剛出來推廣，原廠還不會要求最少訂購量（好像最少訂購量好像是 200 pcs而已）。至於，FPPA的教學與程式寫作訓練課程，可以洽原廠，只要人數夠，他們就會提供免費的課程（在新竹市區）！當然，可能要先買ICE啊～價錢呢？！小弟說過，不想在論壇網站上弄得太商業化！

        7. 程式會不會很難學？！不會啊～因為是多核心，所以無法相容於 8051 或PIC 的語法，但基本上，他已經是擷取這兩種MCU的指令優點了：每個指令幾乎都是一個T（只有一個例外）!約接近 100 個指令。而且有些指令對於造硬體訊號都蠻好用的：

         像Polling I/O 訊號，就直接等訊號變化再執行下一行指令的： wait0 --- 等High 變Low 或 wait1 --- 等Low 變High ，這種指令在一般單核心的MCU是看不到的！wait0/wait1 的執行效能比等中斷向量還快！(程式也好寫，不用再Push/Pop Stack 了！）

         要Delay 某一個時間，也不用寫迴圈～只接用 delay xx 指令，就可以原地等幾個T了。

         更厲害的是：利用pushw 及popw 指令就可以做到上述的各個MCU 之間Program counter 控制！

         還有許多寫程式的觀念會被顛覆～像上述造PWM訊號的程式寫法：連國內寫8051 專書的林伸茂老師也嘆為觀止！
         
        8. 因為小弟的個人網頁的容量已經擠爆了～只好借用此一論壇說明，若有不妥之處，敬請見諒。


     PS: 本來是上傳比較清楚的MPEG 檔，但是容量超過7 MB 好像被檔下來～所以影音效果比較差～請見諒。

[ 本帖最後由 chamber 於 2006-12-19 21:35 編輯 ]

chamber

我後來有增加了簡單的音樂播放功能！

     就把他貼到 公共網頁上了：

    http://www.youtube.com/watch?v=ha9XrvlKEJ4


    還有一個音樂 RGB LED ！

http://www.youtube.com/watch?v=Nx6meWamnIE

     謝謝指教！

[ 本帖最後由 chamber 於 2006-12-22 18:37 編輯 ]

doubletime

chamer大大您好
您不是說您的網頁空間不足了嗎？有考慮過使用BLOG嗎？
如果有考慮的話HINET的BLOG其實還滿好用的
http://blog.xuite.net/
可以的話可以參觀一下，就他網頁的說法應該可以放入500MB的資料，只是影片一次最大只能上傳10MB，所以需要轉檔的工作，把影片壓小一點才能上傳。

另外再請教CHAMER大大，小弟不是什麼公司，只是學生而已，對FPPA有興趣，也不可能有量，也只是有點興趣想學看看FPPA的用法和玩法，不知道CHAMER大大可以帶類似我這樣的小弟入門嗎？
謝謝您

chamber

原帖由 doubletime 於 2006-12-22 18:51 發表
chamer大大您好
您不是說您的網頁空間不足了嗎？有考慮過使用BLOG嗎？
如果有考慮的話HINET的BLOG其實還滿好用的
http://blog.xuite.net/
可以的話可以參觀一下，就他網頁的說法應該可以放入500MB的資料，只 ...

    至於網頁的問題，謝謝您的意見，小弟會以很嚴肅的態度考慮的。

    至於要學  FPPA 的問題，可以參考小弟在雷兒網站的回答：

   http://www.haifeng.idv.tw/leo/cgi-bin/topic.cgi?forum=54&topic=333&replynum=last#bottom

    但小弟相信憑doubletime 大大您的實力，想必很快就會上手的。而且會很快體會到多核心的優點與好處的。
    如果，您是在北部的話，下回或許小弟出去跑跑客戶時，或許大家可以當面交流！
    這一點我們就私下聯絡了吧？！因為小弟目前在想跟日本方面有一些合作案，或許您或網站上的許多朋友也可以提供一些意見吧！

     謝謝！

doubletime

在此先謝過chamber 大大看得起小弟了
小弟最近才在單晶片的世界有了一點點起步，還希望chamber 大大多多拉拔
目前還是一個無聊沒事做躲在實驗室的學生而已
如果有機會的話還希望可以與chamber大大交流一下
謝謝您

marbol

原帖由 simone 於 2006-12-18 23:38 發表



很好奇 marbol 大大的「DIY除煙器」是長啥樣的？
可以拍張照讓大家瞻仰一下嗎？

simone 大大 ~~~
您介紹的那個網頁,已經把SSC摸透囉~~~

話說除煙器也只是那時感受到銲煙的問題而做的,看到銲煙隨著風扇轉動而遠遠散去,
手上的工作就更起勁囉~~~~

後來發現有一種叫鼓風機的商品,可以去yahoo拍賣查查~~~東西是好買,但連接的管子尺寸的匹配就要好好找找囉~~~~

doubletime

不會難找啊
隨便搬台電風扇往窗口吹就好了
marbol 大大別打我

marbol

原帖由 doubletime 於 2006-12-28 07:07 發表
不會難找啊
隨便搬台電風扇往窗口吹就好了
marbol 大大別打我

~~最好是~~~   

角度最好對準一點,不然風 扇紊流還是會帶到一點銲煙~~~~~

simone

原帖由 marbol 於 2006-12-27 20:58 發表

話說除煙器也只是那時感受到銲煙的問題而做的,看到銲煙隨著風扇轉動而遠遠散去,
手上的工作就更起勁囉~~~~

後來發現有一種叫鼓風機的商品,可以去ya ...

風扇的部份應該是出風口吧！
照片看不到進風口，是開在紙箱地側面嗎？
你應該有另外拉管子銜接出風口到窗戶吧？

再考慮要不要也自己 DIY 一個 :)

這應該花不少時間
我也要開始開發一隻了

uucww

marbol 大大....我最近買了一台中古的示波器....外型不錯..但是不會用...有請指教呀!!謝謝!!

chamber

原帖由 uucww 於 2007-3-14 23:12 發表
marbol 大大....我最近買了一台中古的示波器....外型不錯..但是不會用...有請指教呀!!謝謝!!

   uucww :  這台機器，我看起來應該比較像： Function generator (波形產生器）...而不是示波器！

         您要不要確認一下？！  現在2 Channel 的示波器已經都很便宜了喔（相對幾年前來說）！

uucww

原帖由 &lt;i&gt;chamber&lt;/i&gt; 於 2007-3-15 09:19 發表&lt;br /&gt;&lt;br /&gt;&lt;br /&gt;&lt;br /&gt;<br />
&lt;br /&gt;&lt;br /&gt;&lt;br /&gt;<br />
&lt;br /&gt;&lt;br /&gt;&lt;br /&gt;&lt;br /&gt;<br />
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&nbsp; &nbsp;uucww :&nbsp;&nbsp;這台機器，我看起來應該比較像： Function generator (波形產生器）...而不是示波器！&lt;br /&gt;&lt;br /&gt;&lt;br /&gt;&lt;br /&gt;<br />
&lt;br /&gt;&lt;br /&gt;&lt;br /&gt;&lt;br /&gt;<br />
&nbsp; &nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp; &nbsp;您要不要確認一下？！&nbsp;&nbsp;現在2 Channel 的示波器已經都很便宜了喔（相對幾年前來說）！

&lt;br /&gt;&lt;br /&gt;&lt;br /&gt;&lt;br /&gt;<br />
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&lt;br /&gt;&lt;br /&gt;<br />
chamber 大大...感恩喔....不知Function generator (波形產生器）是哪些用途??...我在去退貨看看....請問以下圖片是否是正確的示波器??


http://tw.f2.page.bid.yahoo.com/tw/auction/b32050305

[ 本帖最後由 uucww 於 2007-3-15 12:30 編輯 ]

uucww

chamber大大...我換了一台....有請過目這台是不是示波器???謝謝

uucww

不知這款圓形螢幕示波器好不好用?
http://celeron633.bokee.com/3672208.html

[ 本帖最後由 uucww 於 2007-4-12 16:04 編輯 ]

marbol

嗯 ~~多軸同動~~~~

[ 本帖最後由 marbol 於 2008-3-2 12:58 編輯 ]

uucww

原帖由 marbol 於 2008-3-2 12:57 發表
嗯 ~~多軸同動~~~~

marbol 大大.....辛苦了!!!拜見您的最新成果影片寫真集.....真是進展神速!!!恭喜呀!!

ayu

原帖由 marbol 於 2008-3-2 12:57 發表 嗯 ~~多軸同動~~~~

marbol恩師在上，弟子在這裡請安囉。
      恭禧，恭禧，請大大多加發帖，讓大家多多學習，感激再感激囉。

marbol

原帖由 marbol 於 2008-3-2 12:57 發表
嗯 ~~多軸同動~~~~

嗯 ~~多軸同動+速度控制~~~~

ayu

原帖由 marbol 於 2008-3-15 15:05 發表

嗯 ~~多軸同動+速度控制~~~~

師父大大，不能下載解壓縮吶??
猜想一下，可以分別控制幾個伺服機??