From 42976d780a7f5980dc374608ba747c7803d7285f Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Alex Date: Mon, 10 Aug 2020 14:34:38 +0300 Subject: [PATCH] add --- GyverMotor/library.properties | 2 +- GyverStepper/GyverStepper.h | 477 ++++++++++++++++++ GyverStepper/examples/demo/demo.ino | 61 +++ GyverStepper/examples/endSwitch/endSwitch.ino | 33 ++ GyverStepper/examples/potPos/potPos.ino | 36 ++ GyverStepper/examples/potSpeed/potSpeed.ino | 26 + .../smoothAlgorithm/smoothAlgorithm.ino | 32 ++ GyverStepper/examples/speed/speed.ino | 15 + GyverStepper/examples/stepdir/stepdir.ino | 27 + GyverStepper/examples/stop/stop.ino | 37 ++ GyverStepper/examples/sweep/sweep.ino | 35 ++ GyverStepper/examples/timerISR/timerISR.ino | 50 ++ GyverStepper/keywords.txt | 54 ++ GyverStepper/library.properties | 9 + README.md | 124 +++++ 15 files changed, 1017 insertions(+), 1 deletion(-) create mode 100644 GyverStepper/GyverStepper.h create mode 100644 GyverStepper/examples/demo/demo.ino create mode 100644 GyverStepper/examples/endSwitch/endSwitch.ino create mode 100644 GyverStepper/examples/potPos/potPos.ino create mode 100644 GyverStepper/examples/potSpeed/potSpeed.ino create mode 100644 GyverStepper/examples/smoothAlgorithm/smoothAlgorithm.ino create mode 100644 GyverStepper/examples/speed/speed.ino create mode 100644 GyverStepper/examples/stepdir/stepdir.ino create mode 100644 GyverStepper/examples/stop/stop.ino create mode 100644 GyverStepper/examples/sweep/sweep.ino create mode 100644 GyverStepper/examples/timerISR/timerISR.ino create mode 100644 GyverStepper/keywords.txt create mode 100644 GyverStepper/library.properties diff --git a/GyverMotor/library.properties b/GyverMotor/library.properties index e5a4be3..511cb4e 100644 --- a/GyverMotor/library.properties +++ b/GyverMotor/library.properties @@ -1,5 +1,5 @@ name=GyverMotor -version=2.1 +version=2.2 author=AlexGyver maintainer=AlexGyver sentence=Library for motor control. diff --git a/GyverStepper/GyverStepper.h b/GyverStepper/GyverStepper.h new file mode 100644 index 0000000..a19aaf2 --- /dev/null +++ b/GyverStepper/GyverStepper.h @@ -0,0 +1,477 @@ +#pragma once +#include + +/* + GyverStepper - производительная библиотека для управления шаговыми моторами + - Поддержка 4х пинового (шаг и полушаг) и STEP-DIR драйверов + - Автоматическое отключение питания при достижении цели + - Режимы работы: + - Вращение с заданной скоростью + - Следование к позиции с ускорением и ограничением скорости + - Следование к позиции с заданной скоростью (без ускорения) + - Быстрый алгоритм управления шагами + - Два алгоритма плавного движения + - Мой планировщик обеспечивает максимальную производительность: + скорость до 30'000 шагов/сек с ускорением (активен по умолчанию) + - Модифицированный планировщик из AccelStepper: максимальную плавность и + скорость до 7'000 шагов/сек с ускорением (для активации пропиши дефайн SMOOTH_ALGORITHM) + + v1.0 + + Документация: https://alexgyver.ru/gyverstepper/ + Алгоритм из AccelStepper: https://www.airspayce.com/mikem/arduino/AccelStepper/ + AlexGyver, 2020 +*/ + +/* +// Примечание: далее по тексту под "по умолчанию" имеется в виду "даже если не вызывать функцию" + +// Создание объекта +// steps - шагов на один оборот вала (для расчётов с градусами) +// step, dir, pin1, pin2, pin3, pin4 - любые GPIO +// en - пин отключения драйвера, любой GPIO +GStepper stepper(steps, step, dir); // драйвер step-dir +GStepper stepper(steps, step, dir, en); // драйвер step-dir + пин enable +GStepper stepper(steps, pin1, pin2, pin3, pin4); // драйвер 4 пин +GStepper stepper(steps, pin1, pin2, pin3, pin4, en); // драйвер 4 пин + enable +GStepper stepper(steps, pin1, pin2, pin3, pin4); // драйвер 4 пин полушаг +GStepper stepper(steps, pin1, pin2, pin3, pin4, en); // драйвер 4 пин полушаг + enable + +// Здесь происходит движение мотора, вызывать как можно чаще! +// Имеет встроенный таймер +// Возвращает true, если мотор движется к цели или крутится по KEEP_SPEED +bool tick(); + +// Инвертировать направление мотора - true (по умолч. false) +void reverse(bool dir); + +// инвертировать поведение EN пина - true (по умолч. false) +void invertEn(bool rev); + +// Установка режима работы, mode: +// FOLLOW_POS - следование к позиции setTarget(...) +// KEEP_SPEED - удержание скорости setSpeed(...) +void setRunMode(GS_runMode mode); + +// Установка текущей позиции мотора в шагах и градусах +void setCurrent(long pos); +void setCurrentDeg(float pos); + +// Чтение текущей позиции мотора в шагах и градусах +long getCurrent(); +float getCurrentDeg(); + +// установка целевой позиции в шагах и градусах (для режима FOLLOW_POS) +// type - ABSOLUTE или RELATIVE, по умолчанию стоит ABSOLUTE +void setTarget(long pos); +void setTarget(long pos, GS_posType type); +void setTargetDeg(float pos); +void setTargetDeg(float pos, GS_posType type); + +// Получение целевой позиции в шагах и градусах +long getTarget(); +float getTargetDeg(); + +// Установка максимальной скорости (по модулю) в шагах/секунду и градусах/секунду (для режима FOLLOW_POS) +// по умолч. 300 +void setMaxSpeed(int speed); +void setMaxSpeedDeg(float speed); + +// Установка ускорения в шагах и градусах в секунду (для режима FOLLOW_POS). +// При значении 0 ускорение отключается и мотор работает +// по профилю постоянной максимальной скорости setMaxSpeed(). +// По умолч. 300 +void setAcceleration(int accel); +void setAccelerationDeg(float accel); + +// Автоотключение EN при достижении позиции - true (по умолч. false). +void autoPower(bool mode); + +// Плавная остановка с заданным ускорением от текущего положения. +// Режим будет переключен на FOLLOW_POS +// Установленная максимальная скорость будет изменена!!! +void stop(); + +// Жёсткая остановка +void brake(); + +// Жёсткая остановка + сброс позиции в 0 (для концевиков) +void reset(); + +// Установка целевой скорости в шагах/секунду и градусах/секунду (для режима KEEP_SPEED) +void setSpeed(int speed); +void setSpeedDeg(float speed); + +// Получение целевой скорости в шагах/секунду и градусах/секунду (для режима KEEP_SPEED) +int getSpeed(); +float getSpeedDeg(); + +// Включить мотор (пин EN) +void enable(); + +// Выключить мотор (пин EN) +void disable(); + +// Возвращает то же самое, что tick, т.е. крутится мотор или нет +bool getState(); + +// Возвращает минимальный период тика мотора в микросекундах при настроенной setMaxSpeed() скорости. +// Можно использовать для настройки прерываний таймера, в обработчике которого будет лежать tick() (см. пример timerISR) +uint16_t getMinPeriod(); + +// Текущий период "тика" для отладки и всего такого +uint16_t stepTime; + +*/ + +// Раскомментируй для использования более плавного, но медленного алгоритма +// Также дефайн можно прописать в скетче до подключения библиотеки!!! См. пример smoothAlgorithm +//#define SMOOTH_ALGORITHM + +enum GS_driverType { + STEPPER2WIRE, + STEPPER4WIRE, + STEPPER4WIRE_HALF, +}; + +enum GS_runMode { + FOLLOW_POS, + KEEP_SPEED, +}; + +enum GS_posType { + ABSOLUTE, + RELATIVE, +}; + +#define _sign(x) ((x) >= 0 ? 1 : -1) + +template +class GStepper { +public: + // конструктор + GStepper(int stepsPerRev, int8_t pin1, int8_t pin2, int8_t pin3 = -1, int8_t pin4 = -1, int8_t pin5 = -1) : + _stepsPerDeg(stepsPerRev / 360.0) { + if (_DRV == STEPPER2WIRE) { + configurePin(0, pin1); + configurePin(1, pin2); + if (pin3 != -1) { + _enPin = pin3; + pinMode(_enPin, OUTPUT); + } + } else { + configurePin(0, pin1); + configurePin(1, pin2); + configurePin(2, pin3); + configurePin(3, pin4); + if (pin5 != -1) { + _enPin = pin5; + pinMode(_enPin, OUTPUT); + } + } + // умолчания + setMaxSpeed(300); + setAcceleration(300); + } + + // возвращает true, если мотор всё ещё движется к цели + bool tick() { +#ifndef SMOOTH_ALGORITHM + planner(); // планировщик скорости быстрый +#endif + if (_workState && micros() - _prevTime >= stepTime) { + _prevTime = micros(); + // FOLLOW_POS + if (!_curMode && _target == _current) { + _workState = false; + _accelSpeed = 0; + if (_autoPower) disable(); + return false; + } +#ifdef SMOOTH_ALGORITHM + plannerSmooth(); // планировщик скорости плавный +#endif + + // двигаем мотор + _current += _dir; + if (_DRV == STEPPER2WIRE) { + // ~4 us + setPin(1, (_dir > 0 ? _globDir : !_globDir) ); + setPin(0, 1); // HIGH + setPin(0, 0); // LOW + } else { + // ~5.7 us + thisStep += (_globDir ? _dir : -_dir); + step(); + } + } + return _workState; + } + + + // инвертировать направление мотора + void reverse(bool dir) {_globDir = dir;} + + // инвертировать поведение EN пина + void invertEn(bool dir) {_enDir = dir;} + + // установка и чтение текущей позиции в шагах и градусах + void setCurrent(long pos) {_current = pos; _accelSpeed = 0;} + void setCurrentDeg(float pos) {setCurrent((float)pos * _stepsPerDeg);} + long getCurrent() {return _current;} + float getCurrentDeg() {return ((float)_current / _stepsPerDeg);} + + // установка и получение целевой позиции в шагах и градусах + void setTarget(long pos, GS_posType type = ABSOLUTE) { + _target = type ? (_target+pos) : pos; + if (_target != _current) { + recalculateSpeed(); + _workState = true; + if (!_powerState) enable(); + } + } + void setTargetDeg(float pos, GS_posType type = ABSOLUTE) {setTarget((float)pos * _stepsPerDeg, type);} + long getTarget() {return _target;} + float getTargetDeg() {return ((float)_target / _stepsPerDeg);} + + // установка максимальной скорости в шагах/секунду и градусах/секунду + void setMaxSpeed(int speed) { + _maxSpeed = speed; + recalculateSpeed(); + +#ifdef SMOOTH_ALGORITHM + _cmin = 1000000.0 / speed; + if (_n > 0) { + _n = (long)((_accelSpeed * _accelSpeed) / (2.0 * _accel)); // Equation 16 + plannerSmooth(); + } +#else + // период планировщка в зависимости от макс. скорости + _plannerPrd = map(speed, 1000, 20000, 15000, 1000); + _plannerPrd = constrain(_plannerPrd, 15000, 1000); +#endif + } + + void setMaxSpeedDeg(float speed){setMaxSpeed((float)speed * _stepsPerDeg);} + + // установка ускорения шагах и градусах в секунду + void setAcceleration(int accel) { + _accel = accel; + _accelInv = 0.5f / accel; +#ifdef SMOOTH_ALGORITHM + _n = _n * (_accel / accel); + _c0 = 0.676 * sqrt(2.0 / _accel) * 1000000.0; // Equation 15 + plannerSmooth(); +#else + _accelTime = accel / 1000000.0f; +#endif + } + void setAccelerationDeg(float accel) {setAcceleration(accel * _stepsPerDeg);} + + void autoPower(bool mode) {_autoPower = mode;} + + // плавная остановка с ускорением + void stop() { + _curMode = FOLLOW_POS; + _accelSpeed = 1000000L / stepTime * _dir; + setTarget(_current + _accelSpeed * _accelSpeed * _accelInv * _dir); + setMaxSpeed(abs(_accelSpeed)); +#ifdef SMOOTH_ALGORITHM + _n = _accelSpeed * _accelSpeed * _accelInv; +#endif + } + + // жёсткая остановка + void brake() {_workState = false; _accelSpeed = 0;} + void reset() {brake(); setCurrent(0);} + + // установка и получение целевой скорости в шагах/секунду и градусах/секунду + void setSpeed(int speed) { + _speed = speed; + if (speed != 0) { + _dir = (speed > 0) ? 1 : -1; + stepTime = 1000000L / abs(speed); + _workState = true; + if (!_powerState) enable(); + } else { + _workState = false; + } + } + void setSpeedDeg(float speed) {setSpeed(_stepsPerDeg * speed);} + int getSpeed() {return (1000000L / stepTime * _dir);} + float getSpeedDeg() {return ((float)getSpeed() / _stepsPerDeg);} + + // установка режима работы + void setRunMode(GS_runMode mode){_curMode = mode; if (mode == KEEP_SPEED) recalculateSpeed();} + + bool getState() {return _workState;} + + void enable() { + _powerState = true; + if (_DRV == STEPPER4WIRE) step(); // подадим прошлый сигнал на мотор, чтобы вал зафиксировался + if (_enPin != -1) digitalWrite(_enPin, _enDir); + } + + void disable() { + _powerState = false; + if (_DRV == STEPPER4WIRE) { + setPin(0, 0); + setPin(1, 0); + setPin(2, 0); + setPin(3, 0); + } + if (_enPin != -1) digitalWrite(_enPin, !_enDir); + } + + uint16_t getMinPeriod() { + if (_curMode == KEEP_SPEED) return abs(1000000L / _speed); + else return 1000000L / _maxSpeed; + } + + uint16_t stepTime = 10000; + +private: + void configurePin(int num, int8_t pin) { + _port_reg[num] = portOutputRegister(digitalPinToPort(pin)); + _ddr_reg[num] = portModeRegister(digitalPinToPort(pin)); + _bit_mask[num] = digitalPinToBitMask(pin); + *_ddr_reg[num] |= _bit_mask[num]; // OUTPUT + } + + void setPin(int num, bool state) { + if (state) *_port_reg[num] |= _bit_mask[num]; + else *_port_reg[num] &= ~ _bit_mask[num]; + } + + void step() { + if (_DRV == STEPPER4WIRE) { + // 0b11 берёт два бита, т.е. формирует 0 1 2 3 0 1.. + switch (thisStep & 0b11) { + case 0: setPin(0, 1); setPin(1, 0); setPin(2, 1); setPin(3, 0); break; // 1010 + case 1: setPin(0, 0); setPin(1, 1); setPin(2, 1); setPin(3, 0); break; // 0110 + case 2: setPin(0, 0); setPin(1, 1); setPin(2, 0); setPin(3, 1); break; // 0101 + case 3: setPin(0, 1); setPin(1, 0); setPin(2, 0); setPin(3, 1); break; // 1001 + } + } else if (_DRV == STEPPER4WIRE_HALF) { + // 0b111 берёт три бита, т.е. формирует 0 1 2 4 5 6 7 0 1 2.. + switch (thisStep & 0b111) { + case 0: setPin(0, 1); setPin(1, 0); setPin(2, 0); setPin(3, 0); break; // 1000 + case 1: setPin(0, 1); setPin(1, 0); setPin(2, 1); setPin(3, 0); break; // 1010 + case 2: setPin(0, 0); setPin(1, 0); setPin(2, 1); setPin(3, 0); break; // 0010 + case 3: setPin(0, 0); setPin(1, 1); setPin(2, 1); setPin(3, 0); break; // 0110 + case 4: setPin(0, 0); setPin(1, 1); setPin(2, 0); setPin(3, 0); break; // 0100 + case 5: setPin(0, 0); setPin(1, 1); setPin(2, 0); setPin(3, 1); break; // 0101 + case 6: setPin(0, 0); setPin(1, 0); setPin(2, 0); setPin(3, 1); break; // 0001 + case 7: setPin(0, 1); setPin(1, 0); setPin(2, 0); setPin(3, 1); break; // 1001 + } + } + } + + void recalculateSpeed() { + if (!_curMode && _accel == 0) { + stepTime = 1000000L / _maxSpeed; + _dir = (_target > _current) ? 1 : -1; + } + } + +#ifdef SMOOTH_ALGORITHM + // планировщик скорости из AccelStepper + void plannerSmooth() { + if (!_curMode && _accel != 0) { + long err = _target - _current; + long stepsToStop = _accelSpeed * _accelSpeed * _accelInv; + + if (err == 0 && stepsToStop <= 1) { + stepTime = 0; + _accelSpeed = 0.0; + _n = 0; + return; + } + + if (err > 0) { + if (_n > 0) { + if ((stepsToStop >= err) || _dir == -1) + _n = -stepsToStop; + } else if (_n < 0) { + if ((stepsToStop < err) && _dir == 1) + _n = -_n; + } + } else if (err < 0) { + if (_n > 0) { + if ((stepsToStop >= -err) || _dir == 1) + _n = -stepsToStop; + } else if (_n < 0) { + if ((stepsToStop < -err) && _dir == -1) + _n = -_n; + } + } + + if (_n == 0) { + _cn = _c0; + _dir = _sign(err);; + } else { + _cn = _cn - ((2.0 * _cn) / ((4.0 * _n) + 1)); + _cn = max(_cn, _cmin); + } + _n++; + stepTime = _cn; + _accelSpeed = 1000000.0 / _cn; + if (_dir == -1) _accelSpeed = -_accelSpeed; + } + } + + long _n = 0; + float _c0 = 0.0; + float _cn = 0.0; + float _cmin = 1.0; + +#else + // планировщик скорости мой + void planner() { + if (_workState && !_curMode && _accel != 0) { + if (micros() - _plannerTime >= _plannerPrd) { + _plannerTime = micros(); + // ~110 us + long err = _target - _current; // "ошибка" + bool thisDir = ( _accelSpeed * _accelSpeed * _accelInv >= abs(err) ); // пора тормозить + _accelSpeed += ( _accelTime * _plannerPrd * (thisDir ? -_sign(_accelSpeed) : _sign(err)) ); // разгон/торможение + _accelSpeed = constrain(_accelSpeed, -_maxSpeed, _maxSpeed); // ограничение + + if (abs(_accelSpeed) > 50) stepTime = abs(1000000.0 / _accelSpeed); // ограничение на мин. скорость + else stepTime = 20000; // 20000 == 1000000/50 + _dir = _sign(_accelSpeed); // направление для шагов + } + } + } + + uint32_t _plannerTime = 0; + int _plannerPrd = 15000; + float _accelTime = 0; +#endif + + const float _stepsPerDeg; + int8_t _enPin = -1; + uint32_t _prevTime = 0; + float _accelSpeed = 0; + int32_t _current = 0; + int32_t _target = 0; + + int8_t thisStep = 0; + int8_t _dir = 1; + bool _globDir = false; + bool _enDir = false; + bool _powerState = false; + bool _workState = false; + bool _autoPower = false; + + int _maxSpeed = 300; + int _speed = 0; + int _accel = 0; + float _accelInv = 0; + + GS_runMode _curMode = FOLLOW_POS; + + volatile uint8_t *_port_reg[_DRV == 0 ? 2 : 4]; + volatile uint8_t *_ddr_reg[_DRV == 0 ? 2 : 4]; + volatile uint8_t _bit_mask[_DRV == 0 ? 2 : 4]; +}; \ No newline at end of file diff --git a/GyverStepper/examples/demo/demo.ino b/GyverStepper/examples/demo/demo.ino new file mode 100644 index 0000000..05a87e4 --- /dev/null +++ b/GyverStepper/examples/demo/demo.ino @@ -0,0 +1,61 @@ +// демо - основные возможности библиотеки + +#include +GStepper stepper(2048, 5, 3, 4, 2); +// мотор с драйвером ULN2003 подключается по порядку пинов, но крайние нужно поменять местами +// то есть у меня подключено D2-IN1, D3-IN2, D4-IN3, D5-IN4, но в программе поменял 5 и 2 + +// создание объекта +// steps - шагов на один оборот вала (для расчётов с градусами) +// step, dir, pin1, pin2, pin3, pin4 - любые GPIO +// en - пин отключения драйвера, любой GPIO +//GStepper stepper(steps, step, dir); // драйвер step-dir +//GStepper stepper(steps, step, dir, en); // драйвер step-dir + пин enable +//GStepper stepper(steps, pin1, pin2, pin3, pin4); // драйвер 4 пин +//GStepper stepper(steps, pin1, pin2, pin3, pin4, en); // драйвер 4 пин + enable +//GStepper stepper(steps, pin1, pin2, pin3, pin4); // драйвер 4 пин полушаг +//GStepper stepper(steps, pin1, pin2, pin3, pin4, en); // драйвер 4 пин полушаг + enable + +void setup() { + Serial.begin(115200); + // режим поддержания скорости + stepper.setRunMode(KEEP_SPEED); + + // можно установить скорость + stepper.setSpeed(120); // в шагах/сек + stepper.setSpeedDeg(80); // в градусах/сек + + // режим следования к целевй позиции + stepper.setRunMode(FOLLOW_POS); + + // можно установить позицию + stepper.setTarget(-2024); // в шагах + stepper.setTargetDeg(-360); // в градусах + + // установка макс. скорости в градусах/сек + stepper.setMaxSpeedDeg(400); + + // установка макс. скорости в шагах/сек + stepper.setMaxSpeed(400); + + // установка ускорения в градусах/сек/сек + stepper.setAccelerationDeg(300); + + // установка ускорения в шагах/сек/сек + stepper.setAcceleration(300); + + // отключать мотор при достижении цели + stepper.autoPower(true); + + // включить мотор (если указан пин en) + stepper.enable(); +} + +void loop() { + // просто крутим туды-сюды + if (!stepper.tick()) { + static bool dir; + dir = !dir; + stepper.setTarget(dir ? -1024 : 1024); + } +} diff --git a/GyverStepper/examples/endSwitch/endSwitch.ino b/GyverStepper/examples/endSwitch/endSwitch.ino new file mode 100644 index 0000000..2850bc0 --- /dev/null +++ b/GyverStepper/examples/endSwitch/endSwitch.ino @@ -0,0 +1,33 @@ +// пример с концевиком +#include +GStepper stepper(2048, 5, 3, 4, 2); +// мотор с драйвером ULN2003 подключается по порядку пинов, но крайние нужно поменять местами +// то есть у меня подключено D2-IN1, D3-IN2, D4-IN3, D5-IN4, но в программе поменял 5 и 2 + +void setup() { + // наша задача - при запуске крутить мотор в сторону до нажатия на кнопку + pinMode(12, INPUT_PULLUP); // кнопка на D12 и GND + + stepper.setRunMode(KEEP_SPEED); + stepper.setSpeedDeg(-10); // медленно крутимся НАЗАД + + // пока кнопка не нажата + while(digitalRead(12)) { + stepper.tick(); + } + // вот тут кнопка нажата, сразу вырубаем мотор. + // Текущее положение также сбрасывается в 0 + stepper.reset(); + + // дальше например врубаем FOLLOW_POS + stepper.setRunMode(FOLLOW_POS); +} + +void loop() { + // и качаемся в 20 шагах от кнопки и до 300 + static bool dir; + if (!stepper.tick()) { + dir = !dir; + stepper.setTarget(dir ? 20 : 300); + } +} diff --git a/GyverStepper/examples/potPos/potPos.ino b/GyverStepper/examples/potPos/potPos.ino new file mode 100644 index 0000000..512fc7c --- /dev/null +++ b/GyverStepper/examples/potPos/potPos.ino @@ -0,0 +1,36 @@ +// установка позиции потенциометром + +#include +GStepper stepper(2048, 5, 3, 4, 2); +// мотор с драйвером ULN2003 подключается по порядку пинов, но крайние нужно поменять местами +// то есть у меня подключено D2-IN1, D3-IN2, D4-IN3, D5-IN4, но в программе поменял 5 и 2 + +void setup() { + Serial.begin(115200); + stepper.setRunMode(FOLLOW_POS); // режим следования к целевй позиции + stepper.setMaxSpeed(400); // установка макс. скорости в шагах/сек + stepper.setAcceleration(500); // установка ускорения в шагах/сек/сек + + // пусть драйвер выключается при достижении позиции + stepper.autoPower(true); +} + +void loop() { + stepper.tick(); + + // сделаем таймер на 20 мс + // будем опрашивать потенциометр и строить графики + static uint32_t tmr2; + if (millis() - tmr2 > 20) { + tmr2 = millis(); + static float val; + // потенциометр на A0 + // фильтруем, иначе мотор будет трястись + val += (analogRead(0) - val) * 0.08; + + stepper.setTarget(val); // ставим новую позицию + Serial.print(stepper.getTarget()); + Serial.print(','); + Serial.println(stepper.getCurrent()); + } +} diff --git a/GyverStepper/examples/potSpeed/potSpeed.ino b/GyverStepper/examples/potSpeed/potSpeed.ino new file mode 100644 index 0000000..0037207 --- /dev/null +++ b/GyverStepper/examples/potSpeed/potSpeed.ino @@ -0,0 +1,26 @@ +// установка скорости потенциометром + +#include +GStepper stepper(2048, 5, 3, 4, 2); +// мотор с драйвером ULN2003 подключается по порядку пинов, но крайние нужно поменять местами +// то есть у меня подключено D2-IN1, D3-IN2, D4-IN3, D5-IN4, но в программе поменял 5 и 2 + +void setup() { + stepper.setRunMode(KEEP_SPEED); // режим поддержания скорости + stepper.setSpeedDeg(50); // в градусах/сек +} + +void loop() { + stepper.tick(); + + // сделаем таймер на 50 мс и будем опрашивать потенциометр + // менять скорость чаще нет смысла + static uint32_t tmr2; + if (millis() - tmr2 > 50) { + tmr2 = millis(); + + // ставим новую скорость (-512.. 512 шагов в секунду) + // будет крутиться в разные стороны + stepper.setSpeed(512 - analogRead(0)); + } +} diff --git a/GyverStepper/examples/smoothAlgorithm/smoothAlgorithm.ino b/GyverStepper/examples/smoothAlgorithm/smoothAlgorithm.ino new file mode 100644 index 0000000..c4adb4d --- /dev/null +++ b/GyverStepper/examples/smoothAlgorithm/smoothAlgorithm.ino @@ -0,0 +1,32 @@ +// используем более плавный алгоритм движения. Макс. скорость ограничена до +// 7000 шаг/сек, алгоритм использует много процессорного времени! + +// перед подключением библиотеки дефайним +#define SMOOTH_ALGORITHM + +#include +GStepper stepper(2048, 2, 3, 4, 5); +// мотор с драйвером ULN2003 подключается по порядку пинов, но крайние нужно поменять местами +// то есть у меня подключено D2-IN1, D3-IN2, D4-IN3, D5-IN4, но в программе поменял 5 и 2 + +void setup() { + Serial.begin(115200); + + // режим следования к целевй позиции + stepper.setRunMode(FOLLOW_POS); + + // установка макс. скорости в шагах/сек + stepper.setMaxSpeed(400); + + // установка ускорения в шагах/сек/сек + stepper.setAcceleration(500); +} + +void loop() { + // просто крутим туды-сюды + if (!stepper.tick()) { + static bool dir; + dir = !dir; + stepper.setTarget(dir ? -400 : 400); + } +} diff --git a/GyverStepper/examples/speed/speed.ino b/GyverStepper/examples/speed/speed.ino new file mode 100644 index 0000000..267ce3f --- /dev/null +++ b/GyverStepper/examples/speed/speed.ino @@ -0,0 +1,15 @@ +// крутимся с заданной скоростью + +#include +GStepper stepper(2048, 5, 3, 4, 2); +// мотор с драйвером ULN2003 подключается по порядку пинов, но крайние нужно поменять местами +// то есть у меня подключено D2-IN1, D3-IN2, D4-IN3, D5-IN4, но в программе поменял 5 и 2 + +void setup() { + stepper.setRunMode(KEEP_SPEED); // режим поддержания скорости + stepper.setSpeedDeg(50); // в градусах/сек +} + +void loop() { + stepper.tick(); +} diff --git a/GyverStepper/examples/stepdir/stepdir.ino b/GyverStepper/examples/stepdir/stepdir.ino new file mode 100644 index 0000000..ebaf834 --- /dev/null +++ b/GyverStepper/examples/stepdir/stepdir.ino @@ -0,0 +1,27 @@ +// крутим мотор туда-сюда плавно с ускорением +// драйвер STEP-DIR + +#include +GStepper stepper(800, 2, 3, 4); +// 2 - STEP +// 3 - DIR +// 4 - EN + +void setup() { + // режим следования к целевй позиции + stepper.setRunMode(FOLLOW_POS); + + // установка макс. скорости в шагах/сек + stepper.setMaxSpeed(1000); + + // установка ускорения в шагах/сек/сек + stepper.setAcceleration(1000); +} + +int val = 2000; +void loop() { + if (!stepper.tick()) { + val = -val; + stepper.setTarget(val); + } +} diff --git a/GyverStepper/examples/stop/stop.ino b/GyverStepper/examples/stop/stop.ino new file mode 100644 index 0000000..2672d8d --- /dev/null +++ b/GyverStepper/examples/stop/stop.ino @@ -0,0 +1,37 @@ +// пример работы stop() +// на графике будет видно, как сместилась установка и мотор к ней затормозил +#include +GStepper stepper(2048, 5, 3, 4, 2); +// мотор с драйвером ULN2003 подключается по порядку пинов, но крайние нужно поменять местами +// то есть у меня подключено D2-IN1, D3-IN2, D4-IN3, D5-IN4, но в программе поменял 5 и 2 + +void setup() { + Serial.begin(115200); + stepper.setMaxSpeed(400); + stepper.setAcceleration(300); + stepper.setRunMode(FOLLOW_POS); + + // отправляем мотор подальше + stepper.setTarget(-2024); +} + +void loop() { + stepper.tick(); + + // плавная остановка через 3 секунды + static uint32_t tmr; + static bool flag = false; + if (!flag && millis() > 3000) { + stepper.stop(); + flag = true; + } + + // график установки и текущей позиции + static uint32_t tmr2; + if (millis() - tmr2 > 20) { + tmr2 = millis(); + Serial.print(stepper.getTarget()); + Serial.print(','); + Serial.println(stepper.getCurrent()); + } +} diff --git a/GyverStepper/examples/sweep/sweep.ino b/GyverStepper/examples/sweep/sweep.ino new file mode 100644 index 0000000..d933730 --- /dev/null +++ b/GyverStepper/examples/sweep/sweep.ino @@ -0,0 +1,35 @@ +// крутим мотор туда-сюда плавно с ускорением + +#include +GStepper stepper(2048, 2, 3, 4, 5); +// мотор с драйвером ULN2003 подключается по порядку пинов, но крайние нужно поменять местами +// то есть у меня подключено D2-IN1, D3-IN2, D4-IN3, D5-IN4, но в программе поменял 5 и 2 + +void setup() { + Serial.begin(115200); + + // режим следования к целевй позиции + stepper.setRunMode(FOLLOW_POS); + + // установка макс. скорости в шагах/сек + stepper.setMaxSpeed(400); + + // установка ускорения в шагах/сек/сек + stepper.setAcceleration(500); +} + +void loop() { + // просто крутим туды-сюды + if (!stepper.tick()) { + static bool dir; + dir = !dir; + stepper.setTarget(dir ? -400 : 400); + } + + // график положения + static uint32_t tmr2; + if (millis() - tmr2 > 20) { + tmr2 = millis(); + Serial.println(stepper.getCurrent()); + } +} diff --git a/GyverStepper/examples/timerISR/timerISR.ino b/GyverStepper/examples/timerISR/timerISR.ino new file mode 100644 index 0000000..a6c5874 --- /dev/null +++ b/GyverStepper/examples/timerISR/timerISR.ino @@ -0,0 +1,50 @@ +// пример с тиком по прерыванию таймера +// используется GyverTimers + +#include +GStepper stepper(2048, 5, 3, 4, 2); +// мотор с драйвером ULN2003 подключается по порядку пинов, но крайние нужно поменять местами +// то есть у меня подключено D2-IN1, D3-IN2, D4-IN3, D5-IN4, но в программе поменял 5 и 2 + +#include + +void setup() { + Serial.begin(115200); + + // режим следования к целевй позиции + stepper.setRunMode(FOLLOW_POS); + + // установка макс. скорости в шагах/сек + stepper.setMaxSpeed(400); + + // установка ускорения в шагах/сек/сек + stepper.setAcceleration(500); + + // настраиваем прерывания с периодом, при котором + // система сможет обеспечить максимальную скорость мотора. + // Для большей плавности лучше лучше взять период чуть меньше, например в два раза + Timer2.setPeriod(stepper.getMinPeriod() / 2); + + // взводим прерывание + Timer2.enableISR(); +} + +// обработчик +ISR(TIMER2_A) { + stepper.tick(); // тикаем тут +} + +void loop() { + // просто крутим туды-сюды + if (!stepper.tick()) { // тут всё равно вызываем для смены направления + static bool dir; + dir = !dir; + stepper.setTarget(dir ? -400 : 400); + } + + // график положения + Serial.println(stepper.getCurrent()); + + // задержка, чтобы показать работу степпера в прерывании + delay(100); +} diff --git a/GyverStepper/keywords.txt b/GyverStepper/keywords.txt new file mode 100644 index 0000000..f23cf5c --- /dev/null +++ b/GyverStepper/keywords.txt @@ -0,0 +1,54 @@ +####################################### +# Syntax Coloring Map For GyverStepper +####################################### + +####################################### +# Datatypes (KEYWORD1) +####################################### +GyverStepper KEYWORD1 +GStepper KEYWORD1 + +####################################### +# Methods and Functions (KEYWORD2) +####################################### +tick KEYWORD2 +reverse KEYWORD2 +invertEn KEYWORD2 +setCurrent KEYWORD2 +setCurrentDeg KEYWORD2 +getCurrent KEYWORD2 +getCurrentDeg KEYWORD2 +setTarget KEYWORD2 +setTargetDeg KEYWORD2 +getTarget KEYWORD2 +getTargetDeg KEYWORD2 +setMaxSpeed KEYWORD2 +setMaxSpeedDeg KEYWORD2 +setAcceleration KEYWORD2 +setAccelerationDeg KEYWORD2 +autoPower KEYWORD2 +stop KEYWORD2 +brake KEYWORD2 +reset KEYWORD2 +setSpeed KEYWORD2 +setSpeedDeg KEYWORD2 +getSpeed KEYWORD2 +getSpeedDeg KEYWORD2 +setRunMode KEYWORD2 +enable KEYWORD2 +disable KEYWORD2 +getState KEYWORD2 +getMinPeriod KEYWORD2 +stepTime KEYWORD2 + +####################################### +# Constants (LITERAL1) +####################################### +ABSOLUTE LITERAL1 +RELATIVE LITERAL1 +FOLLOW_POS LITERAL1 +KEEP_SPEED LITERAL1 +STEPPER2WIRE LITERAL1 +STEPPER4WIRE LITERAL1 +STEPPER4WIRE_HALF LITERAL1 +SMOOTH_ALGORITHM LITERAL1 \ No newline at end of file diff --git a/GyverStepper/library.properties b/GyverStepper/library.properties new file mode 100644 index 0000000..c11f43b --- /dev/null +++ b/GyverStepper/library.properties @@ -0,0 +1,9 @@ +name=GyverStepper +version=1.0 +author=AlexGyver +maintainer=AlexGyver +sentence=Library for stepmotor control. +paragraph=Very fast, light and optimized algorhythms +category=Device Control +url=https://github.com/AlexGyver/GyverLibs +architectures=* \ No newline at end of file diff --git a/README.md b/README.md index caab0f3..2cb5877 100644 --- a/README.md +++ b/README.md @@ -7,6 +7,7 @@ * [GyverButton](#GyverButton) - расширенный контроль кнопкой * [GyverEncoder](#GyverEncoder) - расширенный контроль с энкодером * [GyverMotor](#GyverMotor) - управление драйверами моторов +* [GyverStepper](#GyverStepper) - управление шаговыми моторами * [AccelMotor](#AccelMotor) - управление мотором с обратной связью * [GyverRGB](#GyverRGB) - управление RGB светодиодами и лентами * [GyverTM1637](#GyverTM1637) - управление дисплеем на TM1637 @@ -1267,6 +1268,129 @@ int16_t _duty = 0; --- + +### GyverMotor v1.0 [СКАЧАТЬ](https://github.com/AlexGyver/GyverLibs/releases/download/GyverStepper/GyverStepper.zip), [ДОКУМЕНТАЦИЯ](https://alexgyver.ru/gyverstepper/) +GyverStepper - производительная библиотека для управления шаговыми моторами +- Поддержка 4х пинового (шаг и полушаг) и STEP-DIR драйверов +- Автоматическое отключение питания при достижении цели +- Режимы работы: + - Вращение с заданной скоростью + - Следование к позиции с ускорением и ограничением скорости + - Следование к позиции с заданной скоростью (без ускорения) +- Быстрый алгоритм управления шагами +- Два алгоритма плавного движения + - Мой планировщик обеспечивает максимальную производительность: скорость до 30'000 шагов/сек с ускорением (активен по умолчанию) + - Модифицированный планировщик из AccelStepper: максимальную плавность и скорость до 7'000 шагов/сек с ускорением (для активации пропиши дефайн SMOOTH_ALGORITHM) +#### Методы и функции библиотеки +
+РАЗВЕРНУТЬ +

+Смотри примеры в папке examples! + +```C +// Примечание: далее по тексту под "по умолчанию" имеется в виду "даже если не вызывать функцию" + +// Создание объекта +// steps - шагов на один оборот вала (для расчётов с градусами) +// step, dir, pin1, pin2, pin3, pin4 - любые GPIO +// en - пин отключения драйвера, любой GPIO +GStepper stepper(steps, step, dir); // драйвер step-dir +GStepper stepper(steps, step, dir, en); // драйвер step-dir + пин enable +GStepper stepper(steps, pin1, pin2, pin3, pin4); // драйвер 4 пин +GStepper stepper(steps, pin1, pin2, pin3, pin4, en); // драйвер 4 пин + enable +GStepper stepper(steps, pin1, pin2, pin3, pin4); // драйвер 4 пин полушаг +GStepper stepper(steps, pin1, pin2, pin3, pin4, en); // драйвер 4 пин полушаг + enable + +// Здесь происходит движение мотора, вызывать как можно чаще! +// Имеет встроенный таймер +// Возвращает true, если мотор движется к цели или крутится по KEEP_SPEED +bool tick(); + +// Инвертировать направление мотора - true (по умолч. false) +void reverse(bool dir); + +// инвертировать поведение EN пина - true (по умолч. false) +void invertEn(bool rev); + +// Установка режима работы, mode: +// FOLLOW_POS - следование к позиции setTarget(...) +// KEEP_SPEED - удержание скорости setSpeed(...) +void setRunMode(GS_runMode mode); + +// Установка текущей позиции мотора в шагах и градусах +void setCurrent(long pos); +void setCurrentDeg(float pos); + +// Чтение текущей позиции мотора в шагах и градусах +long getCurrent(); +float getCurrentDeg(); + +// установка целевой позиции в шагах и градусах (для режима FOLLOW_POS) +// type - ABSOLUTE или RELATIVE, по умолчанию стоит ABSOLUTE +void setTarget(long pos); +void setTarget(long pos, GS_posType type); +void setTargetDeg(float pos); +void setTargetDeg(float pos, GS_posType type); + +// Получение целевой позиции в шагах и градусах +long getTarget(); +float getTargetDeg(); + +// Установка максимальной скорости (по модулю) в шагах/секунду и градусах/секунду (для режима FOLLOW_POS) +// по умолч. 300 +void setMaxSpeed(int speed); +void setMaxSpeedDeg(float speed); + +// Установка ускорения в шагах и градусах в секунду (для режима FOLLOW_POS). +// При значении 0 ускорение отключается и мотор работает +// по профилю постоянной максимальной скорости setMaxSpeed(). +// По умолч. 300 +void setAcceleration(int accel); +void setAccelerationDeg(float accel); + +// Автоотключение EN при достижении позиции - true (по умолч. false). +void autoPower(bool mode); + +// Плавная остановка с заданным ускорением от текущего положения. +// Режим будет переключен на FOLLOW_POS +// Установленная максимальная скорость будет изменена!!! +void stop(); + +// Жёсткая остановка +void brake(); + +// Жёсткая остановка + сброс позиции в 0 (для концевиков) +void reset(); + +// Установка целевой скорости в шагах/секунду и градусах/секунду (для режима KEEP_SPEED) +void setSpeed(int speed); +void setSpeedDeg(float speed); + +// Получение целевой скорости в шагах/секунду и градусах/секунду (для режима KEEP_SPEED) +int getSpeed(); +float getSpeedDeg(); + +// Включить мотор (пин EN) +void enable(); + +// Выключить мотор (пин EN) +void disable(); + +// Возвращает то же самое, что tick, т.е. крутится мотор или нет +bool getState(); + +// Возвращает минимальный период тика мотора в микросекундах при настроенной setMaxSpeed() скорости. +// Можно использовать для настройки прерываний таймера, в обработчике которого будет лежать tick() (см. пример timerISR) +uint16_t getMinPeriod(); + +// Текущий период "тика" для отладки и всего такого +uint16_t stepTime; +``` +

+
+ +--- + ### AccelMotor v1.0 [СКАЧАТЬ](https://github.com/AlexGyver/GyverLibs/releases/download/AccelMotor/AccelMotor.zip), [ДОКУМЕНТАЦИЯ](https://alexgyver.ru/accelmotor/) Библиотека для управления моторчиками через драйвер моста для Arduino с обратной связью