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Andres Castañeda / Mbed 2 deprecated Entrega

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cuadrupedo2018

TARJETA DE CONTROL¶

Para la segunda entrega de la materia embebidos se busca realizar el movimiento de un cuadrúpedo el cual tendrá forma de araña, el dispositivo de control sera la tarjeta STM32F446. La programación esta hecha mediante el lenguaje C++ el cual es ampliamente utilizado en proyectos de sistemas embebidos debido a su gran versatilidad y compatibilidad con estos sistemas.

/media/uploads/andrescas/-ndice.jpg

ENTORNO DE PROGRAMACION¶

El entorno de programación utilizado para el proyecto es Mbed, es una plataforma y sistemaoperativo para dispositivos conectados a Internet basados en microcontroladores ARM Cortex-Mde 32 bits. Dichos dispositivos también se conocen como dispositivos de Internet de las Cosas. El proyecto es desarrollado colaborativamente por Arm y sus socios tecnológicos.

/media/uploads/andrescas/images.png

ACTUADORES¶

El conjunto de actudores utilizado para este proyecto son los servomotores SG90 los cuales Servo2

poseen un troque de 1.8 Kg/cm. Esto representa un baja inversión y es mas que suficiente para realizar el movimiento de las 8 articulaciones del cuadrúpedo.

Aquí podrás encontrar su Datasheet con sus características y conexiones : http://akizukidenshi.com/download/ds/towerpro/SG90.pdf

/media/uploads/andrescas/tower-pro-sg90-micro-servo-9g.jpg

SENSOR¶

En este apartado encontramos el sensor de color TCS3200 con el cual detectaremos distintos colores mediante una conversión de frecuencias las cuales nos darán unos rangos adecuados para cada color detectado y con esto haremos distintos movimiento programados anteriormente en el código. Aquí podrás encontrar su Datasheet con sus características y conexiones : https://www.mouser.com/catalog/specsheets/TCS3200-E11.pdf

/media/uploads/andrescas/gy-31-tcs230-tcs3200-color-sensor.png

CONTROL ANALOGO¶

equipado con un modulo joystick con el cual se controlara el avance y retroceso de la araña. este funciona mediante una señal analoga segun la pocision en la que se este direccionando la palanca, esta señal en la tarjeta de control se vuelve digital y de este modo se define un proceso. en el siguiente link se encuentran sus caracteristicas y especificaciones: http://www.energiazero.org/arduino_sensori/joystick_module.pdf

/media/uploads/andrescas/joystick-dos-2-ejes-x-y-arduino-pic-20599-mlm20192330379_112014-o.jpg

CODIGO¶

En esta parte del programa se encuntran las declaraciones de los pines de entrada y salida, aqui se encuentran los pines usados para el funcionamiento de los servomotores, entradas analogas para el funcionamiento del Joyestick y el sensor de color. Ademas encontramos las declaraciones de las funciones en las cuales esta dividido el funcinamiento general del programa.

include the mbed library with this snippet

#include "mbed.h"
Serial pc(USBTX, USBRX);    // leer comnunicacion serial
Serial pcBT(D8, D2);        // tx, rx
AnalogIn analog_value(A0);  // definimos puerto para leer analogamente el joystick
PwmOut myServo1(PC_7);      // definir puertos de los servos
PwmOut myServo2(PB_4);
PwmOut myServo3(PB_5);
PwmOut myServo4(PB_8);
PwmOut myServo5(PA_6);
PwmOut myServo6(PB_9);
PwmOut myServo7(PA_8);
PwmOut myServo8(PA_7);
DigitalOut led(LED1,0);     //led indicador de interrupcion
DigitalOut S0(PA_13);       //definimos los puertos del sensor
DigitalOut S1(PA_14);
DigitalOut S2(PA_15);
DigitalOut S3(PC_8);
DigitalIn  leer(PC_9);      // puerto donde leemos la frecuencia que envia el sensor
Timer tiempo;               // timer para uso del sensor
Timeout timeout;            //creamos el objeto timeout
unsigned int lectura();     //respuesta de lectura de sensor
unsigned int inicio=0, final=0, resultado=0, rojo=0,verde=0,azul=0;// variables que se usan en los procesos
float meas_r;               //variables del joystick
float meas_v;
void moving();
void grupomover();
void mover_ser(uint8_t nmotor, uint8_t pos);
void timer_interrupt();
void read_command();        // definimos los 4 numeros hexadecimales enviados
void read_commandbt();      // definimos los 4 numeros hexadecimales enviados
void adelante();
void atras();
void init_servo();
char init_c;
int read_cc;
uint32_t grados;
uint32_t nmotor;
int endc;

En el siguiente apartado encontramos la funcion principal del programa, que es la encargada del funcionamiento del cuadrupedo. Si se observa detalladamente se puede ver que es muy corta, lo anterior debido a que el programa esta hecho en su mayoria por funciones que permiten sintetizar el funcionamiento del mismo.

include the mbed library with this snippet

int main()
{
    pc.baud(9600);                              // leer en el monitor serial
    pc.printf("inicio\n");
    timeout.attach(&timer_interrupt,0.5);       // llamamos la interrupcion del timeout cada 0.5 segundos
    pc.attach(&read_command, Serial::RxIrq);    //llamamos la interrupcion serialmente
    pcBT.attach(&read_commandbt, Serial::RxIrq);//llamamos la interrupcion serialmente
    S0=1,S1=0;                                  //calibracion de lectura del sensor
    S2=0,S3=0;
    init_servo();
    while(1) {
        wait(1);
        pc.printf("modo joystick\n");
        meas_r = analog_value.read();            // se lee la entrada analoga del joystick
        meas_v = meas_r * 3300;                  // se convierte la variable a 3.3v
        pc.printf("medida = %f = %.0f mV\n", meas_r, meas_v); //muestra en el monitor lectura del joystick
        if (meas_v < 1000) {
            pc.printf("adelante\n");
            adelante();
 
        }
        if (meas_v > 3000) {
            pc.printf("atras\n");
            atras();
        }
    }
}

Funcion encargada de leer el color mediante el sensor, aqui se hace la operacion para restar los flancos y de esta manera se obtiene el valor en frecuencia que es necesaria para saber el color de la lectura.

include the mbed library with this snippet

unsigned int lectura()      // lectura del sensor
{
    tiempo.start();
    while(leer) {}
    while(!leer) {}         // inicia desde el inicio de cambio de flanco
    //pc.printf("sale");
    while(leer) {}
    tiempo.reset();
    inicio=tiempo.read_us();
    while(!leer) {}
    final=tiempo.read_us();
    resultado=(final-inicio);
    return resultado;
}

En este apartado se da inicio a los servomotores ademas se inicia la comunicacion con el coolterm de manera que si los comandos enviados no cumplen los parametros, este devuelva un error para su correspondiente correcion. Ademas se hace la connversion de lalectura de manra que los servos se puedan mover en los grados correspondientes a la misma.

include the mbed library with this snippet

void init_servo()                   //inicializamos servomotores
{
    myServo1.period_ms(20);         // periodo de cada servo
    myServo2.period_ms(20);
    myServo3.period_ms(20);
    myServo4.period_ms(20);
    myServo5.period_ms(20);
    myServo6.period_ms(20);
    myServo7.period_ms(20);
    myServo8.period_ms(20);
 
}
int coord2us(float coord)
{
    if(0 <= coord <= 180)
        return int(750+coord*1750/180);// cambiar de numero de entrada serial a grados
    return 750;
}
void read_command()
{
    init_c=pc.getc();
    if( init_c==0xFF) {
        read_cc=pc.getc();
        nmotor=pc.getc();
        grados=pc.getc();
        endc=pc.getc();
 
        if(endc==0xFD) {
            switch (read_cc) {
                case  0x01:
                    moving();
                    break;
                case  0x02:
                    grupomover();
                    break;
                default:
                    pc.printf("error \nSe espera  0xFEF0 o 0xFFF0 \n");
                    break ;
            }
        } else
            pc.printf("Error de codigo de cierre \n");
 
    } else
        pc.printf("Error de codigo de inicio. \n");
}

Funcion encargada de mover los servomotores mostrando el proceso en pantalla mediante CoolTerm.

include the mbed library with this snippet

void moving()
{
    pc.printf("mueve\n");
    mover_ser(nmotor,grados);       // llama el void para mover servo con grados
    pc.printf("fin mueve\n");
 
}

Se definen los 8 servomotores y a cada uno se le asigna una variable. Se establecen los casos para el movimiento de cada servo.

include the mbed library with this snippet

void mover_ser(uint8_t nmotor, uint8_t grados)  // definimos que leen los 8 servos y le asiganamos a cada variable un servo
{
    int pulsea = coord2us(grados);
    switch (nmotor) {
        case  0x01:
            myServo1.pulsewidth_us(pulsea);
            break;                              // caso para cada servo
        case  0x02:
            myServo2.pulsewidth_us(pulsea);
            break;
        case  0x03:
            myServo3.pulsewidth_us(pulsea);
            break;
        case  0x04:
            myServo4.pulsewidth_us(pulsea);
            break;
        case  0x05:
            myServo5.pulsewidth_us(pulsea);
            break;
        case  0x06:
            myServo6.pulsewidth_us(pulsea);
            break;
        case  0x07:
            myServo7.pulsewidth_us(pulsea);
            break;
        case  0x08:
            myServo8.pulsewidth_us(pulsea);
            break;
        default:
            pc.printf("no hay mas motores error de comando\n");
            break ;
    }
}

Se hace el llamado a la interrupcion externa mediante el Timer y se establecen los movimientos para cada lectura de color mediante el sensor.

include the mbed library with this snippet

void timer_interrupt()   //la respuesta de cada interrupcion externamente por timer
{
    led = !led;
    S2=0,S3=0;
    rojo=lectura();         //pc.printf("rojo --%d\n",rojo);
    S2=1,S3=1;
    verde=lectura();        //pc.printf("verde --%d\n",verde);
    S2=0,S3=1;
    azul=lectura();         //pc.printf("azul --%d\n",azul);
   
    if (rojo>=100 and rojo <=400) {          // lee el rojo------------
        if (verde>=450 and verde <=700) {
            if (azul>=300 and azul <=600) {
 
                
               //POSICION ORIGINAL
               pc.printf("POSICION ORIGINAL --%d\n",rojo);
               
               myServo1.pulsewidth_us(1025);
wait (0.5); 
myServo2.pulsewidth_us(1711); 
wait (0.5); 
myServo1.pulsewidth_us(1412); 
wait (0.5); 
myServo7.pulsewidth_us(1025); 
wait (0.5); 
myServo8.pulsewidth_us(1319); 
wait (0.5); 
myServo7.pulsewidth_us(1417); 
wait (0.5); 
myServo2.pulsewidth_us(1515); 
myServo8.pulsewidth_us(1515); 
wait (0.5); 
myServo3.pulsewidth_us(1221); 
wait (0.5);
               /*  myServo2.pulsewidth_us(1800);
                 wait(0.5);
                 myServo8.pulsewidth_us(1600);
                 wait(0.5);
                 myServo4.pulsewidth_us(1400);
                 wait(0.5);
                 myServo6.pulsewidth_us(1600);
                 wait(0.5);
 
               myServo1.pulsewidth_us(1200);
                 wait(0.5);
                 myServo3.pulsewidth_us(1200);
                 wait(0.5);
                 myServo5.pulsewidth_us(1200);
                 wait(0.5);
                 myServo7.pulsewidth_us(1200);
                 wait(1);*/
                 
                 pc.printf("rojo --%d\n",rojo);
 
             }
        }
    }
 
    if (rojo>=200 and rojo <=450) {             // lee el verde --------------------------------------
        if (verde>=200 and verde <=450) {
            if (azul>=200 and azul <=450) {
 
                
            // GIRO A LA DERECHA
                pc.printf("GIRO A LA DERECHA --%d\n",verde);             
                myServo1.pulsewidth_us(1200);
                myServo3.pulsewidth_us(1200);
                myServo5.pulsewidth_us(1200);
                myServo7.pulsewidth_us(1200);
                wait(0.5); 
     
                myServo1.pulsewidth_us(2000);
                wait(0.5);
                myServo2.pulsewidth_us(1000);
                wait(0.5); 
                myServo1.pulsewidth_us(1200);
                wait(0.5); 
    
                myServo7.pulsewidth_us(2000);
                wait(0.5);
                myServo8.pulsewidth_us(1000);
                wait(0.5); 
                myServo7.pulsewidth_us(1200);
                wait(0.5); 
    
                myServo5.pulsewidth_us(2000);
                wait(0.5);
                myServo6.pulsewidth_us(1000);
                wait(0.5); 
                myServo5.pulsewidth_us(1200);
                wait(0.5); 
    
                myServo3.pulsewidth_us(2000);
                wait(0.5);
                myServo4.pulsewidth_us(1000);
                wait(0.5); 
                myServo3.pulsewidth_us(1200);
                wait(0.5);
    
   
                myServo2.pulsewidth_us(2200);
                myServo6.pulsewidth_us(2200);
                wait(0.5); 
                myServo4.pulsewidth_us(2200);
                myServo8.pulsewidth_us(2200);
                wait(1); 
                
                pc.printf("verde --%d\n",verde);
 
            }
        }
    }
 
    if (rojo>=400 and rojo <=800) {                     // lee el azul------------------------------------
        if (verde>=200 and verde <=500) {
            if (azul>=1 and azul <=400) {
 
                 
               
             // GIRO A LA IZQUIERDA
             pc.printf("GIRO A LA IZQUIERDA --%d\n",azul);
             
             myServo1.pulsewidth_us(1200);
             myServo3.pulsewidth_us(1200);
             myServo5.pulsewidth_us(1200);
             myServo7.pulsewidth_us(1200);
             wait(1); 
 
             myServo1.pulsewidth_us(2000);
             wait(0.5);
             myServo2.pulsewidth_us(2200);
             wait(0.5); 
             myServo1.pulsewidth_us(1200);
             wait(0.5); 
    
             myServo7.pulsewidth_us(2000);
             wait(0.5);
             myServo8.pulsewidth_us(2200);
             wait(0.5); 
             myServo7.pulsewidth_us(1200);
             wait(0.5); 
    
             myServo5.pulsewidth_us(2000);
             wait(0.5);
             myServo6.pulsewidth_us(2200);
             wait(0.5); 
             myServo5.pulsewidth_us(1200);
             wait(0.5); 
    
             myServo3.pulsewidth_us(2000);
             wait(0.5);
             myServo4.pulsewidth_us(2200);
             wait(0.5); 
             myServo3.pulsewidth_us(1200);
             wait(0.5);
    
             myServo2.pulsewidth_us(1200);
             myServo6.pulsewidth_us(1200);
             wait(0.5); 
             myServo4.pulsewidth_us(1200);
             myServo8.pulsewidth_us(1200);
             wait(1); 
  
             pc.printf("azul --%d\n",azul);
            }
        }
    }
    timeout.attach(&timer_interrupt, 0.5); // reiniciamos el timeout para la siguiente lectura
}

Esta funcion se encarga de mover los servomotores por grupos "patas" dependiendo de cada caso.

include the mbed library with this snippet

void grupomover()
{
    pc.printf("mueve grupo \n");
    switch (nmotor) {
        case 0x01: {
            myServo1.pulsewidth_us(550);
            myServo2.pulsewidth_us(1800);
            pc.printf("primer caso\n");
            break;
        }
 
        case 0x02: {
            myServo3.pulsewidth_us(550);
            myServo4.pulsewidth_us(1800);
            pc.printf("segundo caso \n");
            break ;
        }
 
        case 0x03: {
            myServo5.pulsewidth_us(550);
            myServo6.pulsewidth_us(1800);
            pc.printf("tercer caso \n");
            break;
        }
 
        case 0x04: {
            myServo7.pulsewidth_us(500);
            myServo8.pulsewidth_us(1800);
            pc.printf("cuarto caso \n");
            break;
            default:
                pc.printf("solo 4 casos error en comando\n");
                break ;
            }
    }
    pc.printf("fin mueve grupo\n");
 
}

Finalmente encontramos las dos funciones que permiten el moviemiento hacia adelante y atras respctivamente, como se puede observar esta configurada de manara que se logre dar sincronia entre los pasos para un moviemiento coordinado.

include the mbed library with this snippet

void adelante()
{
//  PASO DERECHA-DELANTERA 
   
    myServo8.pulsewidth_us(1000);
    wait(0.5);
    myServo7.pulsewidth_us(2000);
    wait(0.5);
    myServo8.pulsewidth_us(2000);
    wait(0.5);
    myServo7.pulsewidth_us(1200);
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    wait(0.5);   
 
//  PASO IZQUIERDA-TRASERA
    
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    wait(0.5);
    myServo3.pulsewidth_us(1200);
    wait(0.5); 
    myServo4.pulsewidth_us(1600);
    wait(0.5); 
 
//  PASO IZQUIERDA-DELANTERA  
    
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    wait(0.5); 
    myServo1.pulsewidth_us(2000);
    wait(0.5);
    myServo2.pulsewidth_us(1200);
    wait(0.5);
    myServo1.pulsewidth_us(1200);
    wait(0.5); 
    myServo2.pulsewidth_us(2400);
    wait(0.5);   
 
//  PASO DERECHA-TRASERA
    
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    wait(0.5);  
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    wait(0.5);
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    wait(0.5);
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    wait(0.5); 
    myServo6.pulsewidth_us(1500);
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}
 
void atras()
{
//  PASO DERECHA-DELANTERA 
   
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    wait(0.5); 
    myServo8.pulsewidth_us(1000);
    wait(0.5);  
    myServo7.pulsewidth_us(1200);
    wait(0.5);
 
//  PASO IZQUIERDA-TRASERA
    
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    wait(0.5);
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    wait(0.5); 
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//  PASO IZQUIERDA-DELANTERA  
    
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}

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