在雙旋轉軸機械臂的肩部和肘部安裝有角度編碼器 st-3806-15-rs，通過角度編碼器stm32f103控制器來對肩部和肘部的運動進行控制運動補償。
在三管腳機械臂控制命令中總結了第一版測試軟體（機械臂底層通訊協議說明）所呈現的一些基本問題。其中關於運動不連續問題與編碼器的讀取與除錯出現的鼓掌有關係。
本文對於角度編碼器的安裝、設定、與檢測給出總結。
電路板上存在兩個5pin的介面，他們位於電路板的下方。如下圖所示：
▲ 兩個感測器連線到電路板
根據st-3806系列單圈編碼器 說明書定義了角度感測器引線的功能與對應的顏色：紅黑
綠黃白dc5v dxc9-30v
gnd485a+
485b-
reset
因此，根據控制板的電路板對於介面埠定義，將st-3806感測器5pin介面顏色序列如下圖所示：
▲ 角度感測器sch設計
兩個角度感測器分別對應的通道：
在使用兩個角度感測器之前需要設定兩個角度感測器st-3806-15的波特率。出廠時的串列埠預設配置，波特率預設為9600bps，資料位8，無校驗，停止位1；波特率可配置範圍9600~115200bps，資料位為8 位，校驗方式可配置為奇校驗、偶校驗或無校驗，當為奇、偶校驗時停止位為1 位，無校驗時停止位為2。
為了提高角度感測器讀取速度，需要將st-3806的通訊波特率修改為115200。
下面給出分別設定兩個角度感測器的過程，設定的方式、條件基本相同。
根據st-3806-15說明，感測器設定需要將其對應的rtc管腳(pin5)拉高。下面通過乙個短路線的電阻連線在對應的埠的pin5與pin1(+5v)，將rtc的電壓拉高。持續時間超過10秒鐘，然後將短路線拿開。經過復位之後，st-3806的通訊波特率恢復到9600，這樣便可以通過軟體將st-3806感測器重新設定到115200。
下圖顯示了對於通道1（肩部角度感測器）進行復位的過程。對於通道2（肘部角度感測器）復位使用相同的方法，都是將短路線短接介面的pin1（最左），pin5（最右）兩個埠超過10秒鐘，然後將短路線拿開。
▲ 對通道1（肩部角度感測器）進行復位
進行復位之後，便可以使用下面的設定方法來改變感測器的波特率了。
■ 說明：在返回的第一版本的電路板，兩個讀取角度的埠始終出現問題。最後經過檢修，更換了mcu（stm32f103），兩個max485電路才恢復工作。為什麼原來的介面電路損壞了呢？
猜測：有可能原來在使用過程出現了高壓將原來的介面電路損壞了.
▲ 更換了mcu，兩個max485介面電路之後重新設定
（1）使用stm32bootloader軟體
stm32bootloader軟體是微控制器軟體開發軟體。通過它的對話互動式命令設定比較方便，但它需要有對應的stm32bootloader專用硬體的連線。如果沒有 ，可以參照下面的「使用簡易命令」來進行設定。
▲ stm32bootloader對話方塊軟體介面
在對話方塊中分別輸入：
（2）使用簡易命令2
雙軸機械臂串列埠控制命令開發與測試：stm32f103控制板,簡易除錯命令集合是用於開發除錯機械臂的命令介面。在其中增加了設定角度感測器的控制命令。詳細可以參見簡易除錯命令集合中的定義。
命令定義：命令hex嗎：0x07
命令引數：0x00,0x00:對應通道1，肩部角度感測器；0x00,0x01：通道2，肘部角度感測器；
返回數值：0x5a
在設定角度感測器波特率為115200之後，可以通過以下兩個方面來讀取相應的角度數值，看是否數值能夠隨著機械臂的不同位置而改變。如果能夠讀取改變的數值，說明兩個感測器的通訊埠以及波特率設定完成。
（1）使用stm32bootloader軟體
在stm32對話方塊中輸入「angle」命令，回車之後，可以獲得當前肩部和肘部的角度感測器數值。
▲ 輸入angle命令查詢當前的命令
（2）使用簡易除錯命令
使用雙軸機械臂串列埠控制命令開發與測試：stm32f103控制板,簡易除錯命令集合中的讀取角度命令：
命令定義：命令hex碼：0x08
命令引數：0x00,0x00
返回值：四個位元組，分別是ah1,al1,ah2,al2
由於角度感測器輸出的數值是相對於它本身的零點，這與它安裝的方位有關係。如果兩台機械臂的在固定角度感測器是他們的機械零點不同，則在同樣的機械臂的位置，所讀出的角度值也不相同。
在對於stm32f103三軸機械臂控制器進行基本功能測試-關節角度讀取中給出了對於角度值讀數進行修正的方法，通過增加修正量來保證機械臂在移動範圍之內，讀出的值始終保持單調，而不會過零點出現溢位現象。
▲ 兩個關節的角度感測器安裝的位置
現在程式中已經就肩部和肘部的角度感測器進行修正。要求機械臂的兩個關節都處於旋轉中心位置的時候讀出的數值都是：0x4000=16384。
通過3.3 讀取角度的方法，獲得兩個管腳的角度值，確認是否關節在運動範圍中心位置所讀取的數值為16384。
▲ 兩個關節都處於運動中心位置
如果在機械臂的管染血在運動中心位置，讀取的角度不是0x4000(16384)，則需要對角度感測器進行置零。根據st-3806系列單圈編碼器 說明書中說明，將st-3806置零是將介面管腳rts拉高超過1秒，小於5秒鐘即可。
下圖顯示了對於通道1（肩部角度感測器）角度置零過程：使用短接線將通道1埠的pin1，pin5短接兩秒鐘。
對於通道2（肘部角度感測器）進行置零，通道2介面做同樣的操作即可。
▲ 將通道1（角度感測器）角度置零
由於軟體內部自動將角度感測器進行補償 0x4000，所以通過軟體反饋的角度感測器的讀數為0x4000。
與前面對st-3806復位過程類似，使用乙個短接線將介面的pin1,與pin5短接。時間大約1~2秒鐘。st-3806的數值就被置零了。此時重新讀取數值，得到的讀數就應該是0x4000。此過程需要注意：
對於機械臂的兩個角度感測器（肩關節、肘關節）的電氣安裝、波特率設定、角度檢查進行了總結。
需要按照前面三個步驟逐步完成角度感測器的設定。這樣才能夠保證機械運動的精度。
控制板ad工程檔案:ad\xqwf\2020\機械臂\f103c82axes.schdoc ↩︎
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