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@@ -1,15 +1,13 @@
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-# 7.速度测量-学会使用编码器
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+# 7.从编码器说起-速度测量原理介绍
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你好，我是小鱼。上节做完小车，遥控时小车前进时你应该会发现，小车很难走一条直线，但明明我们给到两个电机的PWM占空比都是相同的，原因在于每一个电机的硬件参数并不能完全的保证一致，所以当我们采用开环控制时，即使我们给到每个电机相同的电压，也不能让两个电机保持相同的转速。
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要解决这个问题我们就要把开环控制改成闭环控制，我们要实现的是速度闭环，所以第一步我们要实现的是对电机速度的测量。
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-## 一、编码器测速度理论
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+## 一、轮速测量原理
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第一节中介绍过，我们采用的是AB磁编码器，编码器直接连接到了我们的单片机IO上，当电机转动时，IO上的电平高低就会产生变化，我们称这种电平从低到高再到低的过程称作一个脉冲。
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-## 1.1 轮速测量
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因为有减速机的存在，当减速器的输出轴（轮胎）转动了一圈，我们会检测到多个脉冲。所以要想通过编码器得出轮子的速度，我们需要知道检测到一个脉冲时，轮子行走多远距离。
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我们FishBot上的电机轮子直径为`65mm`，当轮子转一圈时产生N个脉冲，那么一个脉冲轮子前进的距离D可以这样计算，单位是mm。
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@@ -22,8 +20,7 @@ V_T = ((P_T*D)/1000)/(\Delta T/1000) \\
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=(P_T*D)/\Delta T
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$$
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-## 1.2 方向测量
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+## 二、轮速测量原理
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你可能会好奇，为什么我们的电机后面有两个霍尔传感器，用一个不就可以对电机进行测速了吗？原因是使用两个会更精准，同时可以测量方向。
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@@ -50,145 +47,6 @@ $$
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所以在代码中我们可以检测到当A通道从低电平变成高电平时，B通道的电平值，如果为低则表示正转，为高则表示反转。
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-有了理论基础，我们尝试编码验证。
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-## 二、新建工程并导入开源库
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-新建`example25_encoder`
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-添加依赖
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-```ini
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-[env:featheresp32] ; 这是一个环境配置标签，指定了代码将运行的硬件平台和框架
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-platform = espressif32 ; 指定了使用的平台为Espressif 32
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-board = featheresp32 ; 指定使用的硬件板为Feather ESP32
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-framework = arduino ; 指定使用的框架为Arduino
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-lib_deps = ; 列出所有依赖库的URL，这些库将被下载和安装
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- https://github.com/fishros/Esp32PcntEncoder.git ; ESP32 编码器驱动库
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-```
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-这里我们使用的是`Esp32PcntEncoder`开源库，这个库调用了`ESP32`的脉冲计算外设进行编码器脉冲的计算，使用非常简单。
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-## 三、代码实现
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-编写代码
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-```cpp
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-#include <Arduino.h>
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-#include <Esp32PcntEncoder.h>
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-Esp32PcntEncoder encoders[2]; // 创建一个数组用于存储两个编码器
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-void setup()
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-{
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- // 1.初始化串口
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- Serial.begin(115200); // 初始化串口通信，设置通信速率为115200
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- // 2.设置编码器
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- encoders[0].init(0, 32, 33); // 初始化第一个编码器，使用GPIO 32和33连接
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- encoders[1].init(1, 26, 25); // 初始化第二个编码器，使用GPIO 26和25连接
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-}
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-void loop()
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-{
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- delay(10); // 等待10毫秒
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- // 读取并打印两个编码器的计数器数值
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- Serial.printf("tick1=%d,tick2=%d\n", encoders[0].getTicks(), encoders[1].getTicks());
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-}
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-```
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-上面这段代码使用了`ESP32PcntEncoder`库来读取两个旋转编码器的计数器数值。其中，函数`setup()`用于初始化串口和编码器；函数`loop()`用于读取并打印两个编码器的计数器数值。以下是代码的详细解释：
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-1. 首先包含了两个头文件`Arduino.h`和`Esp32PcntEncoder.h`，用于编写`Arduino`程序和使用`ESP32PcntEncoder`库。
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-2. 在全局变量中创建了一个长度为2的`Esp32PcntEncoder`数组，用于存储两个编码器。
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-3. 函数setup()用于初始化串口和编码器。在本代码中，首先通过`Serial.begin()`函数初始化串口，设置通信速率为`115200`。然后通过`encoders[0].init()`和`encoders[1].init()`函数分别初始化了两个编码器。其中，函数init()需要传入三个参数，分别是编码器的`ID`、引脚A的`GPIO`编号和引脚B的`GPIO`编号。在本代码中，第一个编码器的`ID`为`0`，引脚A连接的`GPIO`为`32`，引脚B连接的`GPIO`为`33`；第二个编码器的`ID`为`1`，引脚A连接的`GPIO`为`26`，引脚B连接的`GPIO`为`25`。
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-4. 函数loop()用于读取并打印两个编码器的计数器数值。在本代码中，首先通过delay()函数等待10毫秒。然后通过`encoders[0].getTicks()`和`encoders[1].getTicks()`函数分别读取了两个编码器的计数器数值。最后通过`Serial.printf()`函数将这两个数值打印。
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-## 四、下载测试
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-将代码下载进入开发板，打开串口监视器，查看输出。
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-为了计算一个脉冲轮子前进的距离，我们可以通过手动将轮子旋转10圈，然后利用前面的公式进行计算。
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-这里小鱼将轮子转动10圈后得到脉冲数为`19419`
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-根据公式可以算出，一个脉冲轮子前进的距离为
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-$$
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-D = 65*PI/(19419/10)\\
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-=0.1051566
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-$$
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-接着我们可以利用公式计算速度。
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-## 五、计算速度
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-编写代码
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-```cpp
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-#include <Arduino.h>
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-#include <Esp32PcntEncoder.h>
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-Esp32PcntEncoder encoders[2]; // 创建一个数组用于存储两个编码器
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-int64_t last_ticks[2]; // 记录上一次读取的计数器数值
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-int32_t pt[2]; // 记录两次读取之间的计数器差值
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-int64_t last_update_time; // 记录上一次更新时间
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-float speeds[2]; // 记录两个电机的速度
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-void setup()
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-{
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- // 1.初始化串口
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- Serial.begin(115200); // 初始化串口通信，设置通信速率为115200
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- // 2.设置编码器
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- encoders[0].init(0, 32, 33); // 初始化第一个编码器，使用GPIO 32和33连接
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- encoders[1].init(1, 26, 25); // 初始化第二个编码器，使用GPIO 26和25连接
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- // 3.让电机1以最大速度转起来
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- pinMode(23, OUTPUT);
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- digitalWrite(23, HIGH);
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-}
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-void loop()
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-{
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- delay(10); // 等待10毫秒
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- // 4.计算两个电机的速度
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- uint64_t dt = millis() - last_update_time; // 计算两次读取之间的时间差
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- pt[0] = encoders[0].getTicks() - last_ticks[0]; // 计算第一个编码器两次读取之间的计数器差值
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- pt[1] = encoders[1].getTicks() - last_ticks[1]; // 计算第二个编码器两次读取之间的计数器差值
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-
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- speeds[0] = float(pt[0] * 0.1051566) / dt; // 计算第一个电机的速度
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- speeds[1] = float(pt[1] * 0.1051566) / dt; // 计算第二个电机的速度
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-
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- // 5.更新记录
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- last_update_time = millis(); // 更新上一次更新时间
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- last_ticks[0] = encoders[0].getTicks(); // 更新第一个编码器的计数器数值
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- last_ticks[1] = encoders[1].getTicks(); // 更新第二个编码器的计数器数值
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-
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- // 6.打印信息
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- Serial.printf("tick1=%d,tick2=%d\n", encoders[0].getTicks(), encoders[1].getTicks()); // 打印两个编码器的计数器数值
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- Serial.printf("spped1=%f,spped2=%f\n", speeds[0], speeds[1]); // 打印两个电机的速度
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-}
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-```
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-在`loop()`函数中，首先等待10毫秒，然后读取两个编码器的计数器数值，并且计算出它们的旋转速度。
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-其中，`last_ticks`数组用于存储上一次读取的计数器数值，`pt`数组存储两次读取之间的计数器增量，`last_update_time`变量存储上一次读取的时间，`speeds`数组存储两个编码器的旋转速度。
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-最后，通过串口打印出两个编码器的计数器数值和旋转速度。此外，还让GPIO 23输出高电平，使电机1以最大速度转动。
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-下载代码，观察串口打印
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-速度为-0.389079m/s
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-## 六、总结
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+## 三、总结
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-本节我们完成了对电机速度的测量，下一节我们尝试利用PID动态的控制电机保持在某个转速。
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+有了理论基础，下一节我们尝试编码验证。
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鱼香ROS
