草庐IT

pca9685使用教程以及proteus仿真

ejxhjsjd 2023-10-13 原文

pca9685可以通过i2c通信产生16路频率相同的pwm波形，这16路pwm的脉冲宽度可以从0-100任意调整，而且一旦将数据写入寄存器后，单片机无需再关注，能极大减轻单片机的工作任务，常用于驱动由多路舵机组成的机械结构。下面通过51单片机和stm32的实例程序介绍pca9685的使用方法以及注意事项。

 使用pca9685主要是两个步骤

设置pwm频率 设置pwm占空比，也就是pwm的两个最主要参数

设置频率要注意模块初次上电是工作在正常工作模式下，想要设置pwm的频率要先使模块进入休眠模式，将MODE1寄存器(地址为0x00)D4位置1，其他位可以全部置0，也就是往MODE1寄存器写入0x10

 模块进入休眠模式后，频率的设置参考下图公式

 osc为时钟频率，如果使用上图的模块的话，就是使用内部时钟，为25M,update_rate为你想要设置的频率，round为四舍五入，引用math.h就可以使用。比如一般舵机采用50Hz pwm，通过计算就知道，我们要向控制周期的寄存器(地址为0xfe)写入121。然后向MODE1寄存器写入0x00退出休眠模式。

接下来就可以进行第二步，设置pwm占空比了，设置占空比是通过两个10位的寄存器，但是由于i2c一次只能写入8位数据，所以12位被分为低8位和高2位,一个pwm周期由两个10位的寄存器分别控制信号的拉高和拉低，当芯片正常工作时，芯片内部的计数器会不断的自动进行加1计数，当计数值达到on时会把电平拉高，计数到off时会把电平拉低，一个pwm周期一共被分为2的11次方加2的11次方等于4096份，计数满后自动清0。

下面只介绍LED0通道占空比的设置，其他通道同理。比如想设置通道0为10%的占空比，就可以向on寄存器写入0，让一个pwm周期在刚开始的时候就是高电平，off寄存器写入410，也就是计数410后，将电平拉低，这样就实现了LED0通道50Hz 10%占空比的pwm信号

 接下来就是代码部分

首先是51的，使用STC89C52RC单片机

底层I2C的头文件

#ifndef _I2C_H_
#define _I2C_H_
#include<reg52.h>
#include<intrins.h>
sbit SDA=P2^2;
sbit SCL=P2^3;
#define I2C_Delay {_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();}
void I2C_Start();
void I2C_Stop();
bit I2C_WriteByte(unsigned char dat);
unsigned char I2C_ReadByte();
void Send_Ack(bit ack);
bit I2C_ReceiveAck();
#endif

io口模拟I2C通信

#include "i2c.h"
void I2C_Start()
{
  SCL=1;
    SDA=1;
    I2C_Delay;
    SDA=0;
    I2C_Delay;
    SCL=0;
}
void I2C_Stop()
{
  SDA=0;
    I2C_Delay;
    SCL=1;
    I2C_Delay;
    SDA=1;
    I2C_Delay;
}
bit I2C_WriteByte(unsigned char dat)
{
    bit ack;
unsigned char temp;
    for(temp=0x80;temp!=0;temp>>=1)
    {
    if((dat&temp)==0)
    {
    SDA=0;
    }
    else
    SDA=1;
    I2C_Delay;
    SCL=1;
    I2C_Delay;
    SCL=0;
    }
    ack=I2C_ReceiveAck();
    return ack;
}
unsigned char I2C_ReadByte()
{
    unsigned char dat=0;
    unsigned char temp;
    SDA=1;
    for(temp=0x80;temp!=0;temp>>=1)
    {
    I2C_Delay;
        SCL=1;
        if(SDA==1)
        {
        dat|=temp;
        }
        else
        {
            dat&=~temp;
        }
            I2C_Delay;
     SCL=0;
    }
    return dat;
}
void Send_Ack(bit ack)
{
    SDA=ack;
    I2C_Delay;
    SCL=1;
    I2C_Delay;
  SCL=0;
}
bit I2C_ReceiveAck()
{
    bit ack;
    SDA=1;
    I2C_Delay;
    SCL=1;
    ack=SDA;
    I2C_Delay;
    SCL=0;
return ack;
}

pca9685的头文件

#ifndef _PCA9685_H_
#define _PCA9685_H_
unsigned char pca9685_Read_Reg(unsigned char reg);
void pca9685_Write_Reg(unsigned char reg,unsigned char dat);
void pca9685_Init(unsigned char Hz);
void Set_Duty(unsigned char num,unsigned int off);
#endif

pca9685驱动函数

#include "pca9685.h"
#include "i2c.h"
#define MODE1 0x00
#define T=0xfe
void Delay1ms()        //@12.000MHz
{
    unsigned char i, j;

    i = 2;
    j = 239;
    do
    {
        while (--j);
    } while (--i);
}
void Set_Duty(unsigned char num,unsigned int off);
void pca9685_Init(unsigned char Hz)
{
    pca9685_Write_Reg(0x00,0x10);
    pca9685_Write_Reg(0xfe,(char)((25000000/4096)/Hz)-1);
    pca9685_Write_Reg(0x00,0x00);
    Delay1ms();
    Set_Duty(0,0);
    Set_Duty(1,0);
    Set_Duty(2,0);
    Set_Duty(3,0);
    Set_Duty(4,0);
    Set_Duty(5,0);
    Set_Duty(6,0);
    Set_Duty(7,0);
    Set_Duty(8,0);
    Set_Duty(9,0);
    Set_Duty(10,0);
    Set_Duty(11,0);
    Set_Duty(12,0);
    Set_Duty(13,0);
    Set_Duty(14,0);
    Set_Duty(15,0);

}
unsigned char pca9685_Read_Reg(unsigned char reg)
{
    unsigned char dat;
  I2C_Start();
    I2C_WriteByte(0x80);
    I2C_WriteByte(reg);
    I2C_WriteByte(0x81);
    dat=I2C_ReadByte();
    Send_Ack(1);
    return dat;
}
void pca9685_Write_Reg(unsigned char reg,unsigned char dat)
{
  I2C_Start();
    I2C_WriteByte(0x80);
    I2C_WriteByte(reg);
    I2C_WriteByte(dat);
    I2C_Stop();
}
void Set_Duty(unsigned char num,unsigned int off)//占空比乘上4096为off的值
{
    pca9685_Write_Reg(num*4+6,0);
    pca9685_Write_Reg(num*4+7,0);
    pca9685_Write_Reg(num*4+8,off&0xff);
    pca9685_Write_Reg(num*4+9,off>>=8);
}

main函数就比较简单了，这里也是让pca9685输出50Hz 10%占空比的pwm信号

#include "pca9685.h"
#include "i2c.h"
#include "reg52.h"
void main()
{
    pca9685_Init(50);
    Set_Duty(0,410);
    while(1)
    {
    
    }
}

下面是proteus仿真的电路图

 这里有个小插曲，这个软件对电脑性能还是有一定要求的，刚开始我用了示波器和I2C调试器，示波器只能显示I2C通信的波形，不能显示pca9685输出的pwm,后面把I2C调试器去掉后，就可以显示波形了。

51到此结束

接下来是stm32的，使用stm32f103c8t6单片机

官方固件库

由于stm32的硬件I2C容易卡死，所以这里仍然使用io口模拟I2C通信时序

I2C头文件

#ifndef _I2C_H_

#define _I2C_H_

void I2C_Start(void);

unsigned char I2C_Send(unsigned char dat);

char I2C_Receive_Ack(void);

char I2C_Read_Byte(unsigned char ack);

void I2C_Send_Ack(unsigned char ack);

void I2C_Stop(void);

void IIC_Init(void);

 

#endif

底层I2C通信

#include "i2c.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "stm32f10x_gpio.h"
#include "stm32f10x_rcc.h"
#include "delay.h"
void I2C_Send_Ack(unsigned char ack);
void IIC_Init(void)
{
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct={0};
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_OD;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
  GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);//PB0为SDA
  GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_1);//PB1为SCL
}
void I2C_Start(void)
{
  GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);//PB0为SDA
  GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_1);//PB1为SCL
    delay_nus(50);
    GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);//SDA拉低
    delay_nus(50);
    GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_1);//SCL拉低
    GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);
    delay_nus(50);
}
unsigned char I2C_Send(unsigned char dat)
{
    unsigned char ack=1;
for(unsigned char i=0x80;i!=0;i>>=1)
    {
    if(dat&i)
    {
    GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);//SDA拉高
    delay_nus(50);
    GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_1);//SCL拉高
    delay_nus(50);
    GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_1);//SCL拉低
    delay_nus(50);
    }
    else
    {
    GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);//SDA拉低
    delay_nus(50);
    GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_1);//SCL拉高
    delay_nus(50);
    GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_1);//SCL拉低
    GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);//SDA释放
    delay_nus(50);
    }
    }
    ack=I2C_Receive_Ack();
    return ack;
}
char I2C_Receive_Ack(void)
{
unsigned char ack=1;
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_1);//SCL拉高
    delay_nus(50);
ack=GPIOB->IDR&1<<0;
    delay_nus(50);
    GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_1);//SCL拉低
    delay_nus(50);
    return ack;
}
char I2C_Read_Byte(unsigned char ack)
{
unsigned char Dat,i;
    for(i=0;i<8;i++)
    {
    Dat<<=1;
    GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_1);//SCL拉高
    delay_nus(50);
    Dat|=(GPIOB->IDR&1<<0);
    delay_nus(50);
    GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_1);//SCL拉低
    delay_nus(50);
    }
    if(ack==1)
    {
    I2C_Send_Ack(1);
    }
    else if(ack==0)
    {
    I2C_Send_Ack(0);
    }
    return Dat;
}

void I2C_Send_Ack(unsigned char ack)
{
    if(ack==0)
    {
    GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);//SDA拉低
    }
    else if(ack==1)
    {
    GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);
    }
    delay_nus(50);
    GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_1);//SCL拉高
    delay_nus(50);
    GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_1);//SCL拉低
    delay_nus(50);
  GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);//SDA释放
}
void I2C_Stop(void)
{
GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);//SDA拉低
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_1);//SCL拉高
    delay_nus(50);
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);//SDA释放
}

pca9685的头文件

#ifndef _PCA9685_H_
#define _PCA9685_H_
void PCA9685_Init(unsigned char Hz);
unsigned char PCA9685_Read_Reg(unsigned char Reg);
void PCA9685_Write_Reg(unsigned char Reg,unsigned char Data);
void Set_PWM(unsigned char num,unsigned int Duty);
#endif

pca9685的驱动函数

#include "i2c.h"
#include "delay.h"
#include "math.h"
#define MODE1 0x00
#define T 0xfe
void PCA9685_Write_Reg(unsigned char Reg,unsigned char Data);

void PCA9685_Init(unsigned char Hz)
{
    unsigned char prescale=0;
  IIC_Init();
    PCA9685_Write_Reg(MODE1,0x10);
    prescale=round((25000000/4096)/Hz)-1;
    PCA9685_Write_Reg(T,prescale);
    PCA9685_Write_Reg(MODE1,0x00);
  delay_nms(1);
    Set_PWM(0,0);
  Set_PWM(0,0);
  Set_PWM(0,0);
  Set_PWM(0,0);
  Set_PWM(0,0);
  Set_PWM(0,0);
  Set_PWM(0,0);
  Set_PWM(0,0);
  Set_PWM(0,0);
  Set_PWM(0,0);
  Set_PWM(0,0);
  Set_PWM(0,0);
  Set_PWM(0,0);
  Set_PWM(0,0);
  Set_PWM(0,0);
}
unsigned char PCA9685_Read_Reg(unsigned char Reg)
{
    unsigned char Dat;
    I2C_Start();
  I2C_Send(0x80);
    I2C_Send(Reg);
    I2C_Start();
  I2C_Send(0x81);
  Dat=I2C_Read_Byte(1);
    I2C_Stop();
return Dat;
}
void PCA9685_Write_Reg(unsigned char Reg,unsigned char Data)
{
  I2C_Start();
  I2C_Send(0x80);
    I2C_Send(Reg);
    I2C_Send(Data);
    I2C_Stop();
}
void Set_PWM(unsigned char num,unsigned int off)//占空比乘上4096就是off的值
{
    PCA9685_Write_Reg(num*4+6,0);
    PCA9685_Write_Reg(num*4+7,0);
    PCA9685_Write_Reg(num*4+8,off&0xff);
    PCA9685_Write_Reg(num*4+9,off>>=8);
}

main函数，LDD0通道产生50Hz,1%占空比的pwm信号

#include "stm32f10x.h"
#include "stm32f10x_gpio.h"
#include "stm32f10x_rcc.h"
#include "i2c.h"
#include "delay.h"
#include "pca9685.h"
int main()
{
IIC_Init();
PCA9685_Init(50);
Set_PWM(0,41);
    //PCA9685_Write_Reg(0x06,0);
    //PCA9685_Write_Reg(0x07,0);
    //PCA9685_Write_Reg(0x08,0x0b);
    //PCA9685_Write_Reg(0x09,0x08);
    while(1)
{

}
}

下面是stm32的proteus仿真电路，由于proteus不能仿真stm32f103c8，这里用stm32f103c6代替，同样也要注意如果电脑性能一般就不要同时用示波器和I2C调试器了

 第一次写博客，如果有哪里不对的地方，欢迎大佬批评指正，以后也会不断更新关于其他芯片的教程。

proteus9685brunsignedGPIOstm32单片机

有关pca9685使用教程以及proteus仿真的更多相关文章

  1. ruby - 如何使用 Nokogiri 的 xpath 和 at_xpath 方法 - 2

    我正在学习如何使用Nokogiri，根据这段代码我遇到了一些问题:require'rubygems'require'mechanize'post_agent=WWW::Mechanize.newpost_page=post_agent.get('http://www.vbulletin.org/forum/showthread.php?t=230708')puts"\nabsolutepathwithtbodygivesnil"putspost_page.parser.xpath('/html/body/div/div/div/div/div/table/tbody/tr/td/div

  2. ruby - 使用 RubyZip 生成 ZIP 文件时设置压缩级别 - 2

    我有一个Ruby程序，它使用rubyzip压缩XML文件的目录树。gem。我的问题是文件开始变得很重，我想提高压缩级别，因为压缩时间不是问题。我在rubyzipdocumentation中找不到一种为创建的ZIP文件指定压缩级别的方法。有人知道如何更改此设置吗？是否有另一个允许指定压缩级别的Ruby库？ 最佳答案 这是我通过查看ruby​​zip内部创建的代码。level=Zlib::BEST_COMPRESSIONZip::ZipOutputStream.open(zip_file)do|zip|Dir.glob("**/*")d

  3. ruby - 为什么我可以在 Ruby 中使用 Object#send 访问私有(private)/ protected 方法？ - 2

    类classAprivatedeffooputs:fooendpublicdefbarputs:barendprivatedefzimputs:zimendprotecteddefdibputs:dibendendA的实例a=A.new测试a.foorescueputs:faila.barrescueputs:faila.zimrescueputs:faila.dibrescueputs:faila.gazrescueputs:fail测试输出failbarfailfailfail.发送测试[:foo,:bar,:zim,:dib,:gaz].each{|m|a.send(m)resc

  4. ruby-on-rails - 使用 Ruby on Rails 进行自动化测试 - 最佳实践 - 2

    很好奇，就使用ruby​​onrails自动化单元测试而言，你们正在做什么？您是否创建了一个脚本来在cron中运行rake作业并将结果邮寄给您？git中的预提交Hook？只是手动调用？我完全理解测试，但想知道在错误发生之前捕获错误的最佳实践是什么。让我们理所当然地认为测试本身是完美无缺的，并且可以正常工作。下一步是什么以确保他们在正确的时间将可能有害的结果传达给您？ 最佳答案 不确定您到底想听什么，但是有几个级别的自动代码库控制:在处理某项功能时，您可以使用类似autotest的内容获得关于哪些有效，哪些无效的即时反馈。要确保您的提

  5. ruby - 在 Ruby 中使用匿名模块 - 2

    假设我做了一个模块如下:m=Module.newdoclassCendend三个问题:除了对m的引用之外，还有什么方法可以访问C和m中的其他内容？我可以在创建匿名模块后为其命名吗(就像我输入“module...”一样)？如何在使用完匿名模块后将其删除，使其定义的常量不再存在？ 最佳答案 三个答案:是的，使用ObjectSpace.此代码使c引用你的类(class)C不引用m:c=nilObjectSpace.each_object{|obj|c=objif(Class===objandobj.name=~/::C$/)}当然这取决于

  6. ruby - 使用 ruby​​ 和 savon 的 SOAP 服务 - 2

    我正在尝试使用ruby​​和Savon来使用网络服务。测试服务为http://www.webservicex.net/WS/WSDetails.aspx?WSID=9&CATID=2require'rubygems'require'savon'client=Savon::Client.new"http://www.webservicex.net/stockquote.asmx?WSDL"client.get_quotedo|soap|soap.body={:symbol=>"AAPL"}end返回SOAP异常。检查soap信封，在我看来soap请求没有正确的命名空间。任何人都可以建议我

  7. python - 如何使用 Ruby 或 Python 创建一系列高音调和低音调的蜂鸣声？ - 2

    关闭。这个问题是opinion-based.它目前不接受答案。想要改进这个问题？更新问题，以便editingthispost可以用事实和引用来回答它.关闭4年前。Improvethisquestion我想在固定时间创建一系列低音和高音调的哔哔声。例如:在150毫秒时发出高音调的蜂鸣声在151毫秒时发出低音调的蜂鸣声200毫秒时发出低音调的蜂鸣声250毫秒的高音调蜂鸣声有没有办法在Ruby或Python中做到这一点？我真的不在乎输出编码是什么(.wav、.mp3、.ogg等等)，但我确实想创建一个输出文件。

  8. ruby-on-rails - 'compass watch' 是如何工作的/它是如何与 rails 一起使用的 - 2

    我在我的项目目录中完成了compasscreate.和compassinitrails。几个问题:我已将我的.sass文件放在public/stylesheets中。这是放置它们的正确位置吗？当我运行compasswatch时，它不会自动编译这些.sass文件。我必须手动指定文件:compasswatchpublic/stylesheets/myfile.sass等。如何让它自动运行？文件ie.css、print.css和screen.css已放在stylesheets/compiled。如何在编译后不让它们重新出现的情况下删除它们？我自己编译的.sass文件编译成compiled/t

  9. ruby - 使用 ruby​​ 将 HTML 转换为纯文本并维护结构/格式 - 2

    我想将html转换为纯文本。不过，我不想只删除标签，我想智能地保留尽可能多的格式。为插入换行符标签，检测段落并格式化它们等。输入非常简单，通常是格式良好的html(不是整个文档，只是一堆内容，通常没有anchor或图像)。我可以将几个正则表达式放在一起，让我达到80%，但我认为可能有一些现有的解决方案更智能。 最佳答案 首先，不要尝试为此使用正则表达式。很有可能你会想出一个脆弱/脆弱的解决方案，它会随着HTML的变化而崩溃，或者很难管理和维护。您可以使用Nokogiri快速解析HTML并提取文本:require'nokogiri'h

  10. ruby - 在 64 位 Snow Leopard 上使用 rvm、postgres 9.0、ruby 1.9.2-p136 安装 pg gem 时出现问题 - 2

    我想为Heroku构建一个Rails3应用程序。他们使用Postgres作为他们的数据库，所以我通过MacPorts安装了postgres9.0。现在我需要一个postgresgem并且共识是出于性能原因你想要pggem。但是我对我得到的错误感到非常困惑当我尝试在rvm下通过geminstall安装pg时。我已经非常明确地指定了所有postgres目录的位置可以找到但仍然无法完成安装:$envARCHFLAGS='-archx86_64'geminstallpg--\--with-pg-config=/opt/local/var/db/postgresql90/defaultdb/po

随机推荐