原创 【转】FPGA控制远程控制伺服马达

远程控制伺服马达
FPGA也适合用来控制“远程控制伺服马达”（ R/C Servos）

什么是远程伺服马达?
“远程控制伺服马达”由有电动机和一系列安装在盒子里的齿轮组成。此设备有一根转动轴，你可以通过使用PWM（脉宽调制）脉冲来精确控制它的转向。下面是一副它的图片（虽然又旧又破，但是完成了我们的设计目的）。
 (图中句子的意思：你可以通过发送脉冲信号到白线上来控制这个轮子的转角)
从下面的连接，可以找到一些有用的参考资料：

• 
  
• 远程控制伺服马达的控制
  
• 远程控制飞机伺服马达使用指南（A Guide to Using RC Airplane Servos）
  
• 远程控制伺服马达 101（R/C Servos 101）
  
• 远程控制伺服马达脉冲的PPM，PCM编码（R/C Servo Pulse, PPM and PCM coding ）

他们用在哪里?

• 
  
• 远程控制模块中 (汽车, 飞机等...).
  
• 机器人技术.

伺服系统的连接
伺服马达有三根线，它们是：

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• 红色：电源线（+5V）
  
• 黑色：地
  
• 白色：转动控制（PWM）

PWM脉冲
    控制脉冲的宽度需要调整在1-2毫秒之间。1.5毫秒宽度的脉冲使得转轴转到其转动范围的中间位置。脉冲信号需要以固定时间间隔（10-20毫秒）发送，即使不需要调整转轴的转向，否则的话，伺服马达将不会再维持转轴原有的转向。

FPGA产生PWM脉冲
让我们以8位(0-255)的精度来控制这个伺服马达。 这意味着我们需要以3.9微秒(1mS/256)的精度控制产生宽度在1-2毫秒之间的PWM脉冲.

时钟分频
考虑使用25MHz的时钟信号（每周期40nS），首先要做的就是将时钟分频产生周期为3.9uS的时钟信号。

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;

我们引入一个12位的计数器，用“ClkTick”作为其技术节拍。

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

    每拍的时间间隔为3.9uS，所以 256 拍一共持续1mS的时间，并且12位的“PulseCount”计数器每16mS会回到初值。正好是我们需要产生新的PWM信号的时间间隔。

产生PWM脉冲
我们在"PulseCount"等于0的时候开始发出脉冲信号，在其等于256到511之间的某个值时停止该脉冲，这样就可以产生宽度在1到2mS之间的脉冲信号。假设"RCServo_position"是一个8位的位置值（0到255），我们在其前补上"0001"得到一个12位的值在256到511之间的新变量。最后，我们将这个12位的变量与“PulseCount”比较来产生脉冲信号。

reg RCServo_pulse;
always @(posedge clk) RCServo_pulse = (PulseCount < {4'b0001, RCServo_position});
完整的代码在

这里