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pigpioでPWM制御する

PWMによる速度制御は「WiringPiでPWM制御する」で実験しましたが、致命的な問題により実用とはなりませんでした。 他に良い方法はないものかと探していると、pigpioというライブラリを発見! 実験してみました。

wave

pigpioは、サーボの制御やPWM信号の出力、またパルスの計測などの機能を提供するライブラリで、C言語やPython、コマンドラインなどから使用することができ、デーモンとしての動作も可能な為、非常に幅広く利用可能です。

インストール

wget abyz.co.uk/rpi/pigpio/pigpio.zip
unzip pigpio.zip
cd PIGPIO
make
make install

デーモンの起動

sudo pigpiod -a 1        #DMAメモリアロケーションモードをPMAPに指定

コマンドラインからの利用

pigs s 17 500          #GPIO17へ接続したサーボへ500ms幅のパルス出力 (500-2500)
pigs p 22 128         #GPIO22へデューティー比50%のPWM信号出力 (0-255)

C言語からの利用

ヘッダファイルとして pigpiod_if.h をインクルード
set_PWM_range(22, 255)                #GPIO22へ最大値を設定
set_PWM_dutycycle(22,128)          #GPIO22へデューティー比50%のPWM信号出力
gcc example.c -o example -lpigpiod_if -lpthread -lrt          #-lpigpiod_if を指定してコンパイル
コマンド一覧はこちらです

ダウンロードアーカイブにはサンプルプログラムも含まれていますので参考になります。

ServoBlasterとの共用は不具合を生じましたので、サーボ制御とPWM制御はpigpioに置き換えました。

今のところ問題なく動作していますので、このまま利用を継続し、他の機能についても検証してみたいと思います。

※2016.1.28追記

pigpioの使用方法についてコメントを頂きましたので、モーターの速度制御に使用しているコードを掲載いたします。

例えば、コンパイルしたmotor_pigpioを使用し、 sudo ./motor_pigpio f 128 と、実行することにより、50%の速度(デューティー比)で前進します。 この時、GPIO23,25に信号が出力されていますので、LEDを接続すると50%の明るさで点灯します。 128の数値を変えることでデューティー比が変化します。

//motor pigpio.c v1.00 20150810
//コンパイルは以下のコマンドを実行
//gcc motor_pigpio.c -o motor_pigpio -lpigpiod_if -lpthread -lrt

#include <stdio.h>
#include <pigpiod_if.h>


#define MOTOR1 22			// GPIO22
#define MOTOR2 23			// GPIO23
#define MOTOR3 24			// GPIO24
#define MOTOR4 25			// GPIO25
#define RANGE 255			//PWM最大値
#define LEFT_STR "l"
#define RIGHT_STR "r"
#define FWRD_STR "f"
#define BACK_STR "b"
#define STOP_STR "s"

int main(int argc, char **argv)
{
	int pwm,status;

	// 速度を設定
	if ( argc < 3 ){ pwm = 0; } else { pwm = atoi(argv[2]); } if ( pwm > RANGE ){ pwm = RANGE; }

	// pigpiod接続
	status = pigpio_start(0, 0);
	//if (status < 0){ return 1; }

	// softPWM設定
	set_PWM_range(MOTOR1, RANGE);
	set_PWM_range(MOTOR2, RANGE);
	set_PWM_range(MOTOR3, RANGE);
	set_PWM_range(MOTOR4, RANGE);

	//停止
	set_PWM_dutycycle(MOTOR1, 0);
	set_PWM_dutycycle(MOTOR4, 0);
	set_PWM_dutycycle(MOTOR2, 0);
	set_PWM_dutycycle(MOTOR3, 0);

	if ( strcmp( argv[1], FWRD_STR ) == 0 ){
		//前進
		set_PWM_dutycycle(MOTOR2,pwm);
		set_PWM_dutycycle(MOTOR4,pwm);
		return 0;
	} else if ( strcmp( argv[1], BACK_STR ) == 0 ){
		//後退
		set_PWM_dutycycle(MOTOR1,pwm);
		set_PWM_dutycycle(MOTOR3,pwm);
		return 0;
	} else if ( strcmp( argv[1], LEFT_STR ) == 0 ){
		//左ターン
		set_PWM_dutycycle(MOTOR1,pwm);
		set_PWM_dutycycle(MOTOR4,pwm);
		return 0;
	} else if ( strcmp( argv[1], RIGHT_STR ) == 0 ){
		//右ターン
		set_PWM_dutycycle(MOTOR2,pwm);
		set_PWM_dutycycle(MOTOR3,pwm);
		return 0;
	}

	//ブレーキ
	set_PWM_dutycycle(MOTOR1, RANGE);
	set_PWM_dutycycle(MOTOR4, RANGE);
	set_PWM_dutycycle(MOTOR2, RANGE);
	set_PWM_dutycycle(MOTOR3, RANGE);
	time_sleep(0.5);
	//停止
	set_PWM_dutycycle(MOTOR1, 0);
	set_PWM_dutycycle(MOTOR4, 0);
	set_PWM_dutycycle(MOTOR2, 0);
	set_PWM_dutycycle(MOTOR3, 0);

	return 0;
}

 

 

WiringPiでPWM制御する

Raspberry Piには、ハードウェアのPWMが1チャンネル開放されています。 速度制御の目的であれば1チャンネルでも可能ですが、より細かな制御が必要となった時の為にWiringPiのsoftpwmを検証しておきたいと思います。

開発中

簡単なコードを書いて実行してみると、 ん?なんか予想と違う動き…。

PWM出力を設定したCのプログラムが終了するとPWMも停止してしまいます。 希望としては停止コマンドを送るまでは継続して欲しいのですが…。 コードのミス?仕様?

作者のサイトをよくよく確認すると、こんな注意書きが。

There is currently no way to disable softPWM on a pin while the program in running.
You need to keep your program running to maintain the PWM output!

PWMを実行中に無効にすることはできず、出力を維持するにはプログラムを実行し続ける必要がある。 って、仕様だったのです。

実際に組み込む際はこの辺りを考慮するとして、今回は実験用のコードを書いてみました。

#include <stdio.h>
#include <wiringPi.h>

#define MOTOR1 22			// GPIO22
#define MOTOR2 23			// GPIO23
#define MOTOR3 24			// GPIO24
#define MOTOR4 25			// GPIO25
#define RANGE 100			//PWM最大値
#define LEFT_STR "l"
#define RIGHT_STR "r"
#define FWRD_STR "f"
#define BACK_STR "b"
#define STOP_STR "s"

int main(int argc, char **argv)
{

	// 引数をチェック
	if ( argc < 4 ) return;

	// 速度を設定
	int pwm = atoi(argv[2]);

	// WiringPi初期化
	if(wiringPiSetupGpio() == -1) return;

	// softPWM設定
	softPwmCreate(MOTOR1,0,RANGE);
	softPwmCreate(MOTOR2,0,RANGE);
	softPwmCreate(MOTOR3,0,RANGE);
	softPwmCreate(MOTOR4,0,RANGE);

	if ( strcmp( argv[1], STOP_STR ) == 0 ){
		//停止
		softPwmWrite(MOTOR1, 0);
		softPwmWrite(MOTOR4, 0);
		softPwmWrite(MOTOR2, 0);
		softPwmWrite(MOTOR3, 0);
		return;
	} else if ( strcmp( argv[1], FWRD_STR ) == 0 ){
		//前進
		softPwmWrite(MOTOR2,pwm);
		softPwmWrite(MOTOR4,pwm);
	} else if ( strcmp( argv[1], BACK_STR ) == 0 ){
		//後退
		softPwmWrite(MOTOR1,pwm);
		softPwmWrite(MOTOR3,pwm);
	} else if ( strcmp( argv[1], LEFT_STR ) == 0 ){
		//左ターン
		softPwmWrite(MOTOR1,pwm);
		softPwmWrite(MOTOR4,pwm);
	} else if ( strcmp( argv[1], RIGHT_STR ) == 0 ){
		//右ターン
		softPwmWrite(MOTOR2,pwm);
		softPwmWrite(MOTOR3,pwm);
	}
	// 時間待ち
	delay(atoi(argv[3]) * 100);

	// ブレーキ
	softPwmWrite(MOTOR1,RANGE);
	softPwmWrite(MOTOR4,RANGE);
	softPwmWrite(MOTOR2,RANGE);
	softPwmWrite(MOTOR3,RANGE);
	delay(500);
	// 停止
	softPwmWrite(MOTOR1, 0);
	softPwmWrite(MOTOR4, 0);
	softPwmWrite(MOTOR2, 0);
	softPwmWrite(MOTOR3, 0);

	return 0;
}

実行は、第1引数に移動方向(f,b,l,r)、第2引数に速度(0~100)、第3引数に実行時間(0.1s単位)を指定します。
例えば

./motor_pwm f 75 30

と、指定することにより、75%の速度で3秒間前進します。

動きは滑らかで良いのですが、ソフトPWMでいくか、ハードPWMにするかはもう少し検討してみます。