Servo mehrere Male ansteuern

Das Servo erwartet einen Positiven Impuls zwischen 1 und 2 ms. Bei 1,5 
ms läuft es in die Mitte, mit 1 ms nach links und mit 2 ms nach rechts. 
Der Impuls muss sich alle ca. 20ms wiederholen. Es sind keine exakten 20 
ms Wartezeit notwendig, es geht auch mit 15 oder 22 ms.

jb schrieb:
> Wie programmiere ich ein servo

Das kommt darauf an, was der Mikrocontroller sonst noch tun muss.

> der sich z.b. einmal nach links und dann
> nach rechts dreht. Ich weiß nur wie er sich in einer Richtung dreht, und
> dann muss ich wieder den Code ändern, damit sich in die andere Richtung
> dreht.

Du brauchst als erstes zwei Zeitgeber, einer startet alle 20 ms einen 
Servoimpuls. Der zweite Zeitgeber nimmt diesen Impuls 1 bis 2 ms nach 
dem Start wieder weg, die genaue Zeit bestimmt die Servoposition, wobei 
1,5 ms die Mitte ist.
Dies brauchst Du ständig, also auch dann, wenn Dein Servo nicht bewegt 
werden soll.

Um den Servo zu bewegen, musst Du den Wert der Impulsdauer verändern.

Wie Du siehst, müssen (mindestens) zwei Dinge parallel nebenher laufen: 
Impulserzeugung und Bewegungsablauf.

Meist muss der Mikrocontroller aber noch weitere Dinge nebenher 
erledigen, wie das Bedienen von Schnittstellen zum Übertragen von 
Sollwerten. Oder aber das Erfassen von Messwerten aus der Umgebung und 
Errechnen der daraus zu erfolgenden Servobewegungen.

All das bringt einem zu dem Schluss, dass man Servoimpulse nur mit einem 
Timer-Interrupt vernünftig generieren kann, damit das Hauptprogramm 
genügend Freiheit hat, sich um den Rest der Aufgaben zu kümmern.

...

Hannes Lux schrieb:
> All das bringt einem zu dem Schluss, dass man Servoimpulse nur mit einem
> Timer-Interrupt vernünftig generieren kann

Den Interrupt brauchts nicht unbedingt. Ein Hardware Timer kann das auch 
ohne Interrupt bewerkstelligen.

Du musst einfach in deinem gewünschten Bewegungszeitraum die "Ein-Zeit" 
variieren.
Wenn du also bei 1ms anfängst, musst du als z.B. alle 0,1ms deinen 
"Zeitwert" um 0,1ms inkrementieren und dann bist du nach 1s anderem 
Anschlag (2ms). Natürlich ist die Bewegungsauflösung nichtbeliebig hoch, 
sodass er ggf. etwas ruckelig reagiert. Den Puls gibst du dann alle 20ms 
aus. Viele Servos kommen auch mit > 100 Hz zurecht. Ob du das jetzt per 
"_delay_us" oder per Timer-Interrupt machst, hängt vom Anwendungsfall 
ab. Nach möglichkeit sollte man das ganze per Hardware-PWM machen oder 
zumindest per Timer-Interrupt und Soft-PWM.

Beim Atxmega hast du genug PWM-Kanäle um > 12 Servos per Hardware-PWM zu 
steuern. Da brauchst du dann nur das entsprechende TCxRyz neu zu 
schreiben und kannst nebenher andere dinge tun.

Magnus Müller schrieb:
> Ein Hardware Timer kann das auch
> ohne Interrupt bewerkstelligen.

Klar kann ein 16-Bit-Timer das vorzüglich, allerdings wird es dann nix 
mehr mit mehreren Servos. Stand zwar nicht in der Frage, kommt aber mit 
Sicherheit nach...

Timmo H. schrieb:
> Beim Atxmega hast du genug PWM-Kanäle um > 12 Servos per Hardware-PWM zu
> steuern.

Das ist natürlich ein Argument. Den kann ja auch jeder Bastler aufs 
Steckbrett oder Lochraster stecken...

...

Hannes Lux schrieb:
> Timmo H. schrieb:
>> Beim Atxmega hast du genug PWM-Kanäle um > 12 Servos per Hardware-PWM zu
>> steuern.
>
> Das ist natürlich ein Argument. Den kann ja auch jeder Bastler aufs
> Steckbrett oder Lochraster stecken...
>
> ...

Jup, darum verwende ich den auch für meinen Quadcopter (der später auch 
noch Servos für die Kamera bekommt). Da hat man dann genug Rechenzeit 
für den anderen Kram übrig.

Als Xmega Platine fürs Steckbrett gibts auch günstige Lösungen, z.B.: 
http://www.embedit.de/Mechanische-Bauteile/Platinen/Prototype-Leerplatinen/AVR-Xmega-A4-Modul-Leerplatine.html

B e r n d W. schrieb:
> Das Servo erwartet einen Positiven Impuls zwischen 1 und 2 ms. Bei 1,5 ms läuft 
es in die Mitte, mit 1 ms nach links und mit 2 ms nach rechts.

Das ist aber sehr missverständlich ausgedrückt.
Die Pulsbreite ist proportional zur Position des Servokopfes. Bei 1 bzw. 
2ms läuft das Servo nicht ständig nach links oder rechts, sondern nimmt 
die linke oder rechte Maximalposition ein und versucht diese zu halten.

spess53 schrieb:
> Wann hat jb etwas von einem XMega geschrieben?

Na unter dem fängt man doch heutzutage gar nicht mehr an... :-))

...

Timmo H. schrieb:

> Jup, darum verwende ich den auch für meinen Quadcopter (der später auch
> noch Servos für die Kamera bekommt). Da hat man dann genug Rechenzeit
> für den anderen Kram übrig.

Hast du auch dann, wenn man die Servopulserzeugung mit ein wenig 
Hirnschmalz angeht. Ein einzelner Timer mit einer ISR kann locker 12 
Servos bedienen, ohne das das mehr als 1% Rechenzeit braucht.
Das du noch andere Gründe für einen Atxmega haben wirst, bezweifle ich 
nicht. Aber jemandem der ein (paar) Servos ein wenig hin und her fahren 
lassen will, muss man nicht gleich zum µC Wechsel raten.

jb schrieb:

> Das ist der Code.

Mit dem Code kommst du aber nicht weiter.
Der taugt gerade mal um die Funktionsfähigkeit eines Servos zu 
demonstrieren.
Will man mehrere Servos ansteuern oder etwas komplexere Dinge machen, 
muss man ein bischen mehr Wissen investieren.
Generell kann man eigentlich sagen: In den meisten Programmen kommt man 
ohne Timer nicht weiter. Timer sind sowas wie die Arbeitspferde in der 
µC-Programmierung.

FAQ: Timer
Modellbauservo Ansteuerung

jb schrieb:
> ich habe den irgendwo kopiert, wo genau weiß ich nicht mehr. habe
> bisschen rumexperementiert, aber naja.

Programmieren heute?

jb schrieb:
> Udo Schmitt schrieb:
>> jb schrieb:
>>> ich habe den irgendwo kopiert, wo genau weiß ich nicht mehr. habe
>>> bisschen rumexperementiert, aber naja.
>>
>> Programmieren heute?
>
> Was programmieren heute? wenn du damit meinst, ob ich heute damit
> angefangen habe. Nein, sind paar wochen her.
Nein, so hat er das nicht gemeint...

Lies dir doch mal das was Udo von dir zitiert hat und dann das Kommentar 
von Udo.

Damit ist sicherlich nicht gemeint, dass du heute programmieren sollst 
oder programmiert hast. Sondern eher "ist das die Art von Programmieren 
heute?" Sprich, irgendwo stumpf kopieren und dann nicht verstehen was 
und warum das überhaupt gemacht wurde.

µC-Bastler schrieb:
> Wenn man das ganze in einer
> kleinen Schleife laufen läßt, folgt der Servo immer schön der
> Potistellung.

Hmmm, er will aber ohne Potis auskommen:

jb schrieb:
> Ist es auch möglich ohne irgendwelche Taster, Poti, Schalter etc. einen
> Servo zu steuern?
> Er soll z.B. 2 oder mehrere Positionen ansteuern können, also z.B. 30°
> dann rüber zu 70° und dann wieder zurück zu 20° usw.

Ja, das geht auch, dann musst Du dem Controller eben auf andere Art und 
Weise die gewünschten Servopositionen mitteilen.

Z.B. über Schnittstellen wie UART, SPI, I2C...

Oder Du definierst eine Tabelle mit vordefinierten Positionen, die dann 
in einer Schleife abgearbeitet werden können.

Kernstück für diese Betriebsart ist aber das automatische Erzeugen der 
Servoimpulse im Hintergrund, also per Timer-Hardware oder 
Timer-Interrupt. Wenn das erstmal läuft, natürlich ohne 
rechenzeitvernichtende Wait- oder Delay-Warteschleifen, dann kannst Du 
mit Schleifen oder besser Statemachines die gewünschten Positionswerte 
ständig feinstufig verändern und z.B. Laufbewegungen eines Hexapod 
realisieren. Wenn dabei noch mittels veränderlicher Parameter die 
Servo-Wege der linken und rechten Seite unterschiedlich gestaltet 
werden, kann das Ding sogar Kurven laufen.

Es gibt viele Möglichkeiten, Servos zu steuern, LEDs blinken zu lassen, 
Mikrocontroller irgendwas Sinnvolles tun zu lassen, doch es ist immer 
vorteilhaft, wenn man versteht, was man tut. Und das lernt man nicht, 
indem man sich unverstandene Codestücke kopiert oder zusammenbettelt, 
sondern indem man das Problem analysiert, in kleine, überschaubare 
Aufgaben zerlegt, und diese einzeln realisiert, ohne dabei den Blick auf 
das Ganze zu verlieren.

...

Hallo,

also ich würde PWM nehmen. Das ist relativ einfach und man braucht 
keinen Interrupt um ein Servo hin und her zu bewegen. Wenn der µC (AVR?) 
noch andere Sachen erledigen muss dann vllt. doch einen Interrupt.

Moritz

Moritz M. schrieb:
> Hallo,
>
> also ich würde PWM nehmen. Das ist relativ einfach und man braucht
> keinen Interrupt um ein Servo hin und her zu bewegen. Wenn der µC (AVR?)
> noch andere Sachen erledigen muss dann vllt. doch einen Interrupt.

Egal wie man es macht.
Der springende Punkt ist, dass man ein paar Basistechniken lernen muss. 
Da führt kein Weg daran vorbei. Wer sich selbst ein Haus bauen will, 
muss eben auch lernen, wie man eine Wand mauert. Sich hinzustellen und 
zu sagen "Hilfe, kann mir das wer abnehmen" kann ich machen, wenn ich 
einen Mauerer bezahlen will. Aber dann 'baue' ich eben nicht mehr selbst 
das Haus, sondern der Mauerer statt mir. Ist auch ok, nur nennen wir 
dann aber auch bitte das Kind beim Namen.

Dazwischen gibt es nun mal nichts. Entweder man will etwas tatsächlich 
selbst machen, dann muss man das eben lernen. Oder man macht es nicht 
selbst, dann muss man jemanden bezahlen, der die Zeit investiert hat, 
das zu lernen. Und dass sich der die (in Vorleistung investierte) Zeit 
dann auch bezahlen lässt, finde ich nur fair.

Moritz M. schrieb:
> also ich würde PWM nehmen.

Ich würde einen Compare-Interrupt eines 16-Bit-Timers nehmen. Denn der 
kann mit recht wenig Rechenzeit die komplette Impulsfolge für 8 bis 12 
Servos (zur Not auch mehr) generieren.

> Das ist relativ einfach und man braucht
> keinen Interrupt um ein Servo hin und her zu bewegen.

Zum Hinundherbewegen braucht es sowiso keinen Interrupt, höchstens für 
das regelmäßige Auslösen der Servoimpulse.

> Wenn der µC (AVR?)

Ja, Mega128 auf einem fertigen Board mit angeschlossenem Dragon. Sieht 
fast so aus, als wäre es ein Geschenk, in der Hoffnung geschenkt, dass 
es zur Förderung der Intelligenz beiträgt. Ist nur doof, dass man das 
dazu erforderliche Wissen nicht mitschenken kann. Vielleicht wäre ein 
Multimediakonsum-Spielzeug besser angelegtes Geld gewesen... ;-))

> noch andere Sachen erledigen muss dann vllt. doch einen Interrupt.

Um die optimale Lösung zu finden, muss man die gesamte Aufgabe kennen.

Karl Heinz Buchegger schrieb:
> Der springende Punkt ist, dass man ein paar Basistechniken lernen muss.

Eben...

...

jb schrieb:
> ist schon klar, dass das nichts bringt wenn man ein Code
> kopiert. Zum Verständis habe ich das gemacht. Ich gehe so dann jede
> einzelne Zeile nochmal durch. Ich vestehe es besser so.

Irgendwie glaubt das jeder, aber dass es nicht funktioniert sollte dir 
zu deken geben.

jb schrieb:
> habe mir die Seiten mehrere male durchgelesen, was Timer und Interuppt
> bedeutet, aber leider verstehe ich immer noch nicht, was Servo mit Timer
> und Interrupt zutun haben, wenn ein Servo mit Impulsen gesteuert wird.

Wie wäre es, zuerst C vernünftig zu lernen (sicher noch nicht geschehen) 
und dann das AVR GCC Tutorial abzuarbeiten?

jb schrieb:
> Wieso soll das nicht funktioniern? Jeder lernt doch anders um es zu
> verstehen.Die einen mit Beipspielen die anderen ohne.

Was hat es mit Beispielen zu tun, dass du diese ganz offensichtlich 
nicht annähernd verstehst, weil dir die Grundlagen fehlen und du einfach 
blind zusammenkopierst?

jb schrieb:
> fast PWM bzw. die anderen PWMs kann ich gar nicht benutzten, da die ja
> an bestimmte Pins angeschlossen sind.

Das ist z.B. auch einer der Gründe, warum ich einen Timer-Interrupt 
(Compare) bevorzuge. Es macht die Sache bedeutend flexibler und ist auch 
für mehrere Servos geeignet.

...

jb schrieb:
> das heißt du machst das über den CTC-Modus?

Nein, ich lasse den Timer meist frei durchlaufen. Denn der CTC-Modus 
blockiert mir die restlichen Features des Timers.

Du möchtest Timer0 benutzen, also gehen wir mal eine der Möglichkeiten 
durch.

Timer0 ist ein 8-Bit-Timer, Zählumfang 0 bis 255.
Nun muss man Taktfrequenz des AVRs und Vorteiler des Timers so 
einstellen, dass der Zählumfang die Zeiten 1,0 ms bis 2,0 ms (besser 0,7 
ms bis 2,3 ms) als Zahlenwerte abbilden kann. Bei 1 MHz Controllertakt 
und Vorteiler 1:8 reicht der Zählbereich gerade mal für 2,04 ms. Das ist 
für normale Servobewegungen geradeso ausreichend, könnte aber knapp 
werden, wenn man Fertigungstoleranzen ausgleichen und möglichst viel Hub 
erreichen will. Aber bleiben wir erstmal bei 1 MHz und Vorteiler 1:8.

Servoimpulse werden nacheinander generiert. Der Beginn einer solchen 
Sequenz ist nicht besonders zeitkritisch, sollte aber doch einen Abstand 
von etwa 20 ms haben und nicht alzuviel Jitter aufweisen. Um nun diese 
Sequenz anzustoßen, bietet sich der Überlauf-Interrupt an, der alle 
2,048 ms erfolgt. Nach jeweils 10 dieser Interrupts, also alle 20,48 ms 
wird ein neues Servotelegramm angestoßen. Das ist in der Norm, damit 
müsste selbst das anspruchvollste Digitalservo klarkommen.

Also bauen wir eine ISR für den Timer0-Überlauf. In dieser ISR muss dann 
Folgendes passieren:

- Telegrammabstandszähler vermindern
- wird dieser dabei 0, dann
  - Telegammabstandszähler auf Startwert setzen (hier 10)
  - Impulszähler löschen
  - ersten Servoimpuls einschalten (Bitmuster aus Tabelle über
    Impulszähler als Index holen und an Port ausgeben)
  - Impulsdauer aus Array (über Impulszähler als Index) holen und
    in das Compare-Register des Timers schreiben, also den Termin
    für den ersten Compare-Interrupt vereinbaren

Den Rest des Servotelegramms übernimmt der Compare-Interrupt. Welcher 
von beiden (A oder B) benutzt wird, ist erstmal nebensächlich. In diesem 
Compare-Interrupt muss Folgendes passieren:

- Impulszähler erhöhen, dabei auf Servoanzahl + 1 begrenzen
- neues Bitmuster für die Ausgänge aus Tabelle holen (Impulszähler
  als Index) und an Port ausgeben
- neue Impulsdauer aus Array holen (Impulszähler als Index)
- Compare-Register (nicht Timer-Register, am Timer selbst wird nichts
  verstellt!!!) holen
- Impulsdauer auf Compare-Wert aufaddieren und als neuen
  Interrupt-Termin ins Compareregister zurückschreiben

Du brauchst also ein Array mit Variablen (im SRAM), in dem für alle 
Servos (und ein Dummy) eine Impulsdauer vorhält. In dieses Array 
schreibt Dein Hauptprogramm dann die Positionswerte, die das Servo in 
diesem Moment anfahren soll.

Weiterhin brauchst Du eine Tabelle mit Konstanten (im Flash oder SRAM), 
die für jedes Servo und ein Dummy Bitmuster bereithält, in denen nur der 
gewünschte Ausgang H ist und alle anderen L. Dies erlaubt die völlig 
freie Zuordnung der Servoausgänge zu den vorhandenen Pins, sogar über 
mehrere Ports, wenn Du für jeden involvierten Port ein Bitmusterbyte 
nutzt.

Die Overflow-ISR startet nun alle 20,48 ms ein Servotelegramm

Die Compare-ISR schaltet nach Ablauf der Impulsdauer die Servoimpulse um 
(den alten aus, den neuen ein, aber in einem Rutsch durch Ausgeben des 
neuen Bitmusters). Nach dem letzten Servo wird der Dummy-Eintrag der 
Liste gefunden, in dessen Bitmuster sind dann alle Ausgänge 
ausgeschaltet, um den aktuellen Impuls zu beernden. In dessen 
Impulsdauer steht der Maximalwert, um nicht unnötig viele 
Dummy-Interrupts auszulösen. Und da der Impulszähler auf diesen 
Dummy-Eintrag begrenzt wird, werden solange Dummy-Impulse (also keine 
Impulse) ausgegeben, bis der Telegammabstandszähler zuschlägt, den 
Impulszähler löscht und ein neues Telegramm anstößt.

Vom Telegrammabstand kannst Du Dir noch einen Merker für das 
Hauptprogramm setzen lassen, den Du als Zeitnormal für das Berechnen von 
Verzögerungen der Bewegungswegen nutzen kannst.

Es gibt weitere Möglichkeiten der Realisierung, mir fehlt aber Zeit und 
Lust, Dir diese alle detailliert zu erklären.

...

jb schrieb:
> Mit welchen Befehl programmiere ich denn, dass der Servo in
> verschiedenen Positionen fahren kann (an PA0 Pin).

Mit einer Zuweisung der neuen Position in das Array.
Du legst einfach nur zur richtigen Zeit die neuen Positionswerte in das 
Array. Den Rest macht die State-machine in den beiden Timer Interrupts 
selbstständig im Hintergrund.

...

jb schrieb:
> das buch habe ich vor mir liegen

Das kenne ich nicht, da kann ich nicht mitreden.

...

jb schrieb:
> vielen danke hannes das du dir zeit genommen hast für so einen langen
> text.

Nun musst Du nur noch diesen langen Text lesen, verstehen, und in der 
von Dir beherrschten Programmiersprache umsetzen.

Aber eigentlich könntest Du schon weiter sein, denn ich habe ich Dir 
diese Variante hier schonmal vorgeschlagen:
Beitrag "Re: Servo mehrere Male ansteuern"

...

Hannes Lux schrieb:

> Aber eigentlich könntest Du schon weiter sein, denn ich habe ich Dir
> diese Variante hier schonmal vorgeschlagen:
> Beitrag "Re: Servo mehrere Male ansteuern"
>
> ...


Auchg in
Modellbauservo Ansteuerung
ist eine fix fertige Ansteuerung mehrerer Servos drinnen.

Ich versteh jetzt ehrlich nicht, wo da jetzt noch Probleme sein sollen. 
Es sei denn natürlich, man versucht wieder den 25.ten Schritt vor dem 
ersten. jb, um Programmieren lernen kommst du nicht herum! Das 
funktioniert einfach nicht. Wer was bauen möchte, muss die Grundlagen 
lernen.

jb schrieb:
>> Auchg in
>> Modellbauservo Ansteuerung
>> ist eine fix fertige Ansteuerung mehrerer Servos drinnen.
>>
>> Ich versteh jetzt ehrlich nicht, wo da jetzt noch Probleme sein sollen.
>> Es sei denn natürlich, man versucht wieder den 25.ten Schritt vor dem
>> ersten. jb, um Programmieren lernen kommst du nicht herum! Das
>> funktioniert einfach nicht. Wer was bauen möchte, muss die Grundlagen
>> lernen.
>
> ich habe ja vor zwei jahren mit dem programmieren angefangen, nur nicht
> so intensiv.

INTENSIV?

Was bitte ist an dem Code dort intensiv?
Das ist funktionierender Code für jemanden, der die 5. Stunde C 
Programmierung hinter sich hat! Der eigentliche 'Trick' in der 
Ansteuerung ist fertig ausgeführt, den braucht man nur noch zu benutzen.

Karl Heinz Buchegger schrieb:
> Der eigentliche 'Trick' in der
> Ansteuerung ist fertig ausgeführt, den braucht man nur noch zu benutzen.

Manch Einer möchte ihn aber auch durchschauen... ;-)

Schnell weg hier, denn ich kann kein C...

...