MiniZed和Mighty機(jī)器人

在微控制器/FPGA 世界中，我們習(xí)慣于使用 3.3V 的小信號，而工業(yè)世界則喜歡在 24V 下工作。有一個(gè) IEC 61131-2 標(biāo)準(zhǔn)，所以我們在這里做的事情應(yīng)該適用于很多大型設(shè)備。不幸的是，我們用于構(gòu)建的 H 橋只能在高達(dá) 12V 的電壓下工作，因此我們必須自己創(chuàng)建一些東西。不過別擔(dān)心，這不會很困難。

構(gòu)建我們的自定義 PMOD

我們的 MiniZed 有 3.3V 輸出。我們的機(jī)器人使用 24V 電源。我們需要一些東西來翻譯信號。幸運(yùn)的是，這并不像聽起來那么困難。由于它是相當(dāng)現(xiàn)代的機(jī)器人，它具有 IEC 61131-2 標(biāo)準(zhǔn)的 3 類輸入，這意味著它在 24V 時(shí)僅吸收幾毫安的電流。我們僅以一種方式從 MiniZed 向機(jī)器人發(fā)送信號，因此我們的定制 PMOD 僅需要一個(gè)電阻器（適合與 LED 一起使用）和每個(gè)通道的光隔離器。這是我們的電路圖。右側(cè)是我們可能在機(jī)器人中找到的近似值。您會明白為什么我們只需要一個(gè)晶體管來驅(qū)動(dòng)它。

我們的定制 PMOD 設(shè)計(jì)

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將這個(gè)電路焊接到一塊條板上真的不需要很長時(shí)間。唯一可能有所改進(jìn)的是大約 90 度的接頭銷，因此它與 MiniZed 平齊。有時(shí)最好只使用手頭的東西。

修改 Mini but Mighty 代碼

Adam Taylor 最初的 Mini but Mighty 示例使用了一個(gè) GPIO 和一個(gè) PWM 輸出。這里我們使用 4 個(gè) GPIO。我們需要在 Vivado（用于硬件設(shè)計(jì)）和 Vitis（用于軟件）中進(jìn)行一些小的修改。

為了使本指南簡潔明了，我不會重復(fù)原文中的所有內(nèi)容。一旦您完成了這項(xiàng)工作，我將只解釋差異。

Vivado 的變化

Vivado 中沒有太多變化。在原始項(xiàng)目使用一個(gè) GPIO 的地方，我們只需要選擇 4 個(gè)。我們不再需要 TTC（三重定時(shí)器計(jì)數(shù)器），但保留它也沒有壞處。不要忘記像您一樣將這些新的 GPIO 設(shè)置為外部與單一的。我已經(jīng)敲響了以下所需的更改：

啟用 4 個(gè) GPIO 引腳

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我們的 4 個(gè) GPIO 引腳暴露在外

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為了將這些連接到外部世界，我們需要將它們映射到 PMOD 1 上的前 4 個(gè)引腳。我將不只是告訴您使用哪些引腳，而是解釋如何找到它們。這是為了防止您想做一些稍微不同的事情。您需要 MiniZed 的原理圖，網(wǎng)址為http://zedboard.org/support/documentation/18891

在這里您可以看到它們是 L15（與原來的一樣）、M15、L14 和 M14。

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這導(dǎo)致我們更新我們的約束文件以啟用這些。完成這些更改后，只需導(dǎo)出硬件并按照原始指南啟動(dòng) Vitis。

# MiniZed PMOD 1 pins 1-4 as GPIO output
set_property PACKAGE_PIN L15 [get_ports GPIO_O_0[0]]
set_property PACKAGE_PIN M15 [get_ports GPIO_O_0[1]]
set_property PACKAGE_PIN L14 [get_ports GPIO_O_0[2]]
set_property PACKAGE_PIN M14 [get_ports GPIO_O_0[3]]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports GPIO_O_0[0]]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports GPIO_O_0[1]]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports GPIO_O_0[2]]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports GPIO_O_0[3]]

葡萄的變化

我們需要在 Vitis 中進(jìn)行的更改是使用所有四個(gè) GPIO。我們還可以放棄用于處理 PWM 的定時(shí)器相關(guān)代碼。在更改之前，我特意在源代碼管理下檢查了原始代碼，因此您可以準(zhǔn)確地看到添加和刪除的內(nèi)容。

我不確定的一件事是為什么我們在代碼中訪問第一個(gè) GPIO 引腳作為引腳 54。我猜 0-53 號針腳用于 MIO 針腳，54 號以上用于 EMIO 映射針腳，盡管我還沒有找到記錄它的地方。不管為什么，3 個(gè)額外的 GPIO 是引腳 55-57。

您可以在https://github.com/FredMurphy/MiniZed_MightyRobot找到 Vivado 和 Vitis 的所有源代碼

將其連接到機(jī)器人

我們需要做的第一件事是檢查 GPIO 是否連接到機(jī)器人并被視為更改輸入。一點(diǎn) 8 芯 CAT5E 以太網(wǎng)電纜被證明是有用的，我將我們的 4 個(gè)輸出（加上 24V）連接到機(jī)器人上的 4 個(gè)數(shù)字輸入。

在這里你可以看到我的第一個(gè) GPIO 被檢測為數(shù)字輸入 1 上的高輸入。它只是屏幕上的一個(gè)小復(fù)選框，但它意味著大事！

我們的GPIO被機(jī)器人識別

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機(jī)器人端的IO連接。所有條紋線都是 24V，顏色是輸入。

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機(jī)器人編碼

與 Zynq 相比，為機(jī)器人編程是輕而易舉的事。基礎(chǔ)知識主要涉及設(shè)置幾個(gè)航路點(diǎn)并告訴它到達(dá)那里的速度。如果你想讓它做更高級的東西，它還有更多的東西，但它真的沒有那么難。這是示教器上顯示的我們的機(jī)器人程序。您可以在源代碼存儲庫中看到這一切。

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機(jī)器人編程 - 與 Zynq 相比非常簡單

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我使用了一個(gè)非常簡單的程序，它將每個(gè) GPIO 映射到一個(gè)序列。顯然，可以做得更多。我們的 4 個(gè)輸入為我們提供了 16 種組合可供使用 - 盡管將它們組合為 4 位并行總線并不是內(nèi)置的。機(jī)器人不直接支持 PWM，但它有一個(gè) 0-12V 模擬輸入，所以我可以保留原始 PWM 輸出，對其進(jìn)行平滑處理并用它來控制機(jī)器人的速度。

如果您想了解有關(guān)工業(yè)機(jī)器人編程的更多信息，可以在此處使用模擬來完成。您必須創(chuàng)建一個(gè)帳戶，但除此之外都是免費(fèi)的。

演示

好吧，如果我們沒有看到 MiniZed 和機(jī)器人在行動(dòng)，那就沒有樂趣了，不是嗎？我希望您喜歡看到 MiniZed 可以與一些更大的東西交互，并且您受到啟發(fā)自己嘗試一些大東西！

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