シンプルロボットカーセットの使い方

■マイコン：ESP3266-CH340

　シンプルの案として、マイコンは安いESP8266-CH340開発ボードを選びました。該当マイコンもWIFI機能があります。

　ドライバーダウンロード場所：

　　https://sparks.gogo.co.nz/ch340.html

　※環境構築は下記を参照してください：

　　ESP8266開発ボード初体験

■回路図：

■電源：

　ESP8266開発ボードのインプット電圧は5Vぐらいので、百円ショップから4つ充電式ニッケル水素電池を購入しました。

　インプット電圧：1.2V*4=4.8V

■モータドライバー：

　安いのTC1508を選びました。モータとつながる時、コンデンサ104を付く方が進めです。

　使い方は下記ブロックを参照してください：

　　安いモータードライバー（TC1508）の使い方

■ユニバーサル基板の処置：

　ロボットカーの穴を合わせるために、下図ようにスロットを作りました。

■基板の半田付け方法：

　モーターはコンデンサ104とつながって半田付けていました。

　ESP8266のサイズと合わせて、コネクタ ヘッダ ソケットを半田付けている。こういう風に、ESP8266は自由に解放できます。

　ジャンパワイヤを半分で切れると、TC1508とESP8266下記ように接続します。

　　INT1  <==>  D1(GPIO5)

　　INT2  <==>  D2(GPIO4)

　　INT3  <==>  D5(GPIO14)

　　INT4  <==>  D6(GPIO12)

　　＋  <==>  ３V

　　ー  <==>  G

　電源（電池４本セット）とESP8266は下記ように接続します。

　　＋  <==>  VIN

　　ー  <==>  G

■完成のイメージ：

■テスト

　下記スケッチを用意して、ロボットカーが起動できるかどうかを試します。

　もし、２輪の回転方向が違い場合、モーターAまたはモーターBのジャンパワイヤを交換すればよいです。

#define INT1 5 // D1
#define INT2 4 // D2
#define INT3 14 // D5
#define INT4 12 // D6
void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(INT1, OUTPUT);
  pinMode(INT2, OUTPUT);
  pinMode(INT3, OUTPUT);
  pinMode(INT4, OUTPUT);
}
void loop() {
  digitalWrite(INT1, HIGH);
  digitalWrite(INT2, LOW);
  digitalWrite(INT3, HIGH);
  digitalWrite(INT4, LOW);
  delay(5000);
}

■宿題：

　下記ブログを参照して、携帯でロボットカーがコントロールできるようにスケッチが作れますか？

EESP8266 ロボットカードライバサイト

安いモータードライバー（TC1508）の使い方

 ■今日は一つ安いモータードライバーモジュールを紹介いたします。

　　下記図の２台モーターコントロールできるものです。

■製品仕様：

　電源電圧：２V～１０V

　信号電圧：１．８V～７V

　動作電流：～１．５A

　待機電流：＜０．１uA

　製品サイズ：２４．７＊２１＊５ｍｍ

　重量：５ｇ

■接続端子：

モーター接続端子	MOTOR-A	1つ目のモーターを接続する端子
	MOTOR-B	2つ目のモーターを接続する端子
電源端子	+	駆動用電源端子(２V～１０V)
	-	GND端子
制御端子	IN1 IN2	モーター①の制御用の端子。(回転方向を決める)
	IN3 IN4	モーター②の制御用の端子。(回転方向を決める)

■制御：

ON/OFFのみの制御のほかPWM制御により回転スピードを変えることも出来ます。

■配線図：

下図はESP32の接続方法

■プログラム：

下記は１つモーターコントロール用サンプルプログラムです。

#define INT1 22

#define INT2 23

void setup() {

  Serial.begin(9600);

  pinMode(INT1, OUTPUT);

  pinMode(INT2, OUTPUT);

}

void loop() {

  // Forword INT1 H,INT2 L

  digitalWrite(INT1, HIGH);

  digitalWrite(INT2, LOW);

  delay(5000);

  // Back INT1 L,INT2 H

  digitalWrite(INT1, LOW);

  digitalWrite(INT2, HIGH);

  delay(5000);

}

ESP8266 ロボットカードライバサイト

■目的：

　携帯などでロボットカーの運転をコントロールために、

　ESP8266のAPモードで、コントロール用サイトを構築する。

　ソースは下記通り：

■プログラム：

#include <ESP8266WiFi.h>

#include <ESP8266WebServer.h>

#define STATUS_FORWORD 1

#define STATUS_BACK 2

#define STATUS_LEFT 3

#define STATUS_RIGHT 4

#define STATUS_STOP 5

const char *ssid = "phoenix";  // WIFI名

const char *password = "12345678"; // パスワード

IPAddress local_ip(192,168,1,1);

IPAddress gateway(192,168,1,1);

IPAddress subnet(255,255,255,0);

ESP8266WebServer server(8090);

int status = 0;

void setup() {

  Serial.begin(115200);

  WiFi.softAP(ssid, password);  // APモード

  WiFi.softAPConfig(local_ip, gateway, subnet);

  Serial.print("Access Point: ");

  Serial.println(ssid);

  Serial.print("IP address: ");

  Serial.println(WiFi.softAPIP());

  delay(100);

  server.on("/", handle_OnConnect);

  server.on("/forword", handle_forword);

  server.on("/back", handle_back);

  server.on("/left", handle_left);

  server.on("/right", handle_right);

  server.on("/stop", handle_stop);

  

  server.begin();

  Serial.println("HTTP server started");

}

void loop() {

  server.handleClient();

  op();

  delay(100);

}

void op() {

  switch (status) {

    case STATUS_FORWORD:

      Serial.println("forword");

      break;

    case STATUS_BACK:

      Serial.println("back");

      break;

    case STATUS_LEFT:

      Serial.println("left");

      break;

    case STATUS_RIGHT:

      Serial.println("right");

      break;

    case STATUS_STOP:

      Serial.println("stop");

      break;

    deault:

      break;

  }

}

void handle_OnConnect() {

  server.send(200, "text/html", SendHTML());

}

void handle_forword() {

  status = STATUS_FORWORD;

  handle_OnConnect();

}

void handle_back() {

  status = STATUS_BACK;

  handle_OnConnect();

}

void handle_left() {

  status = STATUS_LEFT;

  handle_OnConnect();

}

void handle_right() {

  status = STATUS_RIGHT;

  handle_OnConnect();

}

void handle_stop() {

  status = STATUS_STOP;

  handle_OnConnect();

}

String SendHTML() {

  String ptr = "<!DOCTYPE html> <html>\n";

  ptr += "<head><meta name=\"viewport\" content=\"width=device-width, initial-scale=1.0, user-scalable=no\">\n";

  ptr +="<title>Robot Car Controller</title>\n";

  ptr +="<style>html { font-family: Helvetica; display: inline-block; margin: 0px auto; text-align: center;}\n";

  ptr +="body{margin-top: 50px;} h1 {color: #444444;margin: 50px auto 30px;} h3 {color: #444444;margin-bottom: 50px;}\n";

  ptr +=".button {display: block;width: 120px;background-color: #1abc9c;border: none;color: white;padding: 13px 30px;text-decoration: none;font-size: 25px;margin: 0px auto 35px;cursor: pointer;border-radius: 4px;}\n";

  ptr +=".button-on {background-color: #1abc9c;}\n";

  ptr +=".button-on:active {background-color: #16a085;}\n";

  ptr +=".button-off {background-color: #34495e;}\n";

  ptr +=".button-off:active {background-color: #2c3e50;}\n";

  ptr +="p {font-size: 14px;color: #888;margin-bottom: 10px;}\n";

  ptr +="</style>\n";

  ptr +="</head>\n";

  ptr +="<body>\n";

  ptr +="<a class=\"button button-on\" href=\"/forword\">FORWORD</a>\n";

  ptr +="<a class=\"button button-on\" href=\"/back\">BACK</a>\n";

  ptr +="<a class=\"button button-on\" href=\"/left\">LEFT</a>\n";

  ptr +="<a class=\"button button-on\" href=\"/right\">RIGHT</a>\n";

  ptr +="<a class=\"button button-on\" href=\"/stop\">STOP</a>\n";

  

  ptr +="</body>\n";

  ptr +="</html>\n";

  return ptr;

}

熊ちゃんランプーー半田トレーニングその１

半田トレーニングとして、今回は熊ちゃんのランプを作りましょう。

完成品はこのようなものです。

■回路図

 

■基板

メイン基板

LED基板

■パーツリスト

抵抗	680KΩ*1、220KΩ*1、2.2Ω*1	R1,R2,R3
汎用整流用ダイオード	1N4007*4	D1,D2,D3,D4
LED	3mm赤*1	LED
LED	5mm白*12	LED1～LED12
フィルムコンデンサ	334／400V*1	C1
スイッチ	*1	K1
蓄電池	*1
基板	*2
ランプシェル	セット*1

■作り方

・LED用基板の半田付け

　　上図ように半田付けします。

　　要注意：LEDの足が長い方がプラスです。

・LEDのシェルの組み合わせ

　　上図のように、LEDのシェルをねじでしっかり固定しましょう。

・メイン基板の半田付け

　　パーツ一覧での記号と合わせて、各パーツを半田付けしましょう。

　　要注意：

　　　ダイオードで、白いバーがある端はマイナス

　　　半田付け時、抵抗などの小さいパーツを先につけます

　　　B＋、B-は蓄電池とつながります

　　　L＋、L-はLED基板とつながります

　　　AC1、AC2はプラグとつながります

・メイン基板をねじで固定します

・最後の模様

　　出来上がりました！！！

　　直接110Vで充電ができます。。。

　　あどは、点灯。。。

アクリア板に画像彫刻方法

 

SCCBバスプロトコル詳解と実装方法

 ■SCCB紹介

　SCCB (Serial Camera Control Bus) は、OmniVision社のシリアル カメラ バス プロトコルです。OV7670 などの OV で始まるカメラ モジュールは、SCCB プロトコルを使用します。I2C プロトコルと類似しているため、SIO_C、SIO_DをSCL、SDAと呼びます。

　本文は2線式SCCBプロトコルの内容とプログラム実装を中心に解説します。

■回路図

　2線式SCCBに対して、SIO_CとSIO_Dだけを接続すればよいです。

■プロトコルの内容とプログラム実装

2 線式 SCCB バス プロトコル解析

<1>送信開始フラグ: 送信 (データの読み取りまたは書き込み) ごとに、下図に従って SIO_C と SIO_D に指定されたHIGH-LOWレベルを出力する必要があります。対応するレベルを受け取ると、Slaveは転送開始が判ります。次のように操作します。SIO_CがHIGHのままでSIO_DをHIGHからLOWに変換して、SIO_CをLOWに戻ります。

void SCCB_Start(void) {

  SCCB_SDA = 1;

  SCCB_SCL = 1;

  delay_us(50);

  SCCB_SDA = 0;

  delay_us(50);

  SCCB_SCL = 0;

}

<2>送信完了フラグ：Slaveに送信完了を通知します。次のように操作します。SIO_CがHIGHのままでSIO_DをLOWからHIGHに変換します。 

void SCCB_Stop(void) {

  SCCB_SDA = 0;

  delay_us(50);

  SCCB_SCL = 1;

  delay_us(50);

  SCCB_SDA = 1;

  delay_us(50);

}

<3>伝送フェーズ

転送フェーズ(Transmission Phases)は、データ転送の基本単位です。9bitで構成しています、それぞれは、bit7～bit0と9bit目のDon't careまたはNAです。Don't care ビットと NA ビットの意味は後で説明します。

<4>書き込み

Slaveに1バイトのデータを書き込みすることは1回書き込み操作と呼びます。１バイトのデータを書き込み時、SlaveのID、対象レジスタ番号も伝える必要があるため、書き込み操作のプロセスは三つのフェーズ(Phase)が必要です。

フェーズ1：SCCBプロトコルは複数のSlaveに転送ができるため、Slaveの番号が伝える必要があります。実際のIDアドレスは8bitで、bit7～bit1はSlaveの番号ですが、0～127のトータル128のSlaveに転送が可能です。bit0はSlaveにデータを書き込み(0)か読み取り(1)かを示しています。9bit目はDon't careビット（上図Xのビット）です。例えば、OV7670の場合、Masterから 8bitのデータを受信した後、SIO_C=1の期間にSlaveはSIO_DピンにLOWをセットします。この間、MasterはSIO_Dのレベル情報を読み取って判断する、LOWレベルを読み取った場合は、Slaveはフェーズ1の最初8bitを正常受信したことを示して、送信は成功します。それ以外の場合、送信は失敗します。

フェーズ2：データが書き込まれるレジスタの番号をスレーブに送信します。レジスタの番号は、OVセンサーのデータシートに記載されています。レジスタの番号も 8bitのデータです。 同様に、フェーズ2の9bit目もDon't careビットであり、このbitの説明はフェーズ1と同じです。

フェーズ3：指定されたレジスタにデータを書き込みます。bit7～bit0は、レジスタに書き込みたいデータです。9ビット目もDon't careビットです。

u8 SCCB_WR_Byte(u8 dat) { // 一つフェーズを書き込み

  u8 j, res;

  for (j = 0; j < 8; j++) {

    if (dat&0x80) SCCB_SDA = 1;

    else SCCB_SDA = 0;

    data<<=1;

    delay_us(50);

    SCCB_SCL = 1;

    delay_us(50);

    SCCB_SCL = 0;

}

SCCB_SDA_IN();  // 或いはpinMode(SDA, INPUT); Slaveは値をセット可能

delay_us(50);

SCCB_SCL = 1; // SCLをHIGHにする、Slaveはデータを受信した後、SDAをLOWに

delay_us(50);

if (SCCB_READ_SDA) res = 1;  // SDAはHIGHの場合、送信失敗

  else res = 0;  // 送信成功

  SCCB_SCL = 0;

  SCCB_SDA_OUT(); // あるいは pinMode(SDA, OUTPUT);

  Return res;

}

三つフェーズを書き込みの関数：

u8 SCCB_WR_Reg(u8 reg, u8 data) {

  u8 res = 0;

  SCCB_Start();

  If (SCCB_WR_Byte(SCCB_ID)) res = 1; // OV7670の場合は0x42

  delay_us(100);

  if (SCCB_WR_Byte(reg)) res = 1;

  delay_us(100);

  if (SCCB_WR_Byte(data)) res = 1;

  SCCB_Stop();

  return res;

} 

<5>読み取り操作

Slaveのレジスタから 1 バイトのデータを読み取る時、次の 2 つのデータ送信プロセスが必要です。

①2 フェーズ書き込み送信プロセス：MasterからSlaveに2フェーズを送信します。最初のフェーズは、スレーブの ID 番号を示します。 2 番目のフェーズは、スレーブのどのレジスタから読み取るかを示します。 

②2フェーズ読み取り送信プロセス：Slaveからデータを読み取っています。フェーズ1は①のフェーズ1とほぼ同じですが、Slaveから読み取りから、bit0は1のほうをご注意ください。フェーズ２は転送データです。

したがって、SIO_Dにつながっているピンは入力モードに設定する必要があります。8bitのデータを読み取った後、データが正常に受信されたことをSlaveに伝えるために、Masterは1bitの応答信号(NA)をSlaveに送信する必要があります。

NAを送信するために、MasterはSIO_DをHIGHにセットしたままで、SIO_CをLOWからHIGHに変更してからLOWに戻る必要があります。

void SCCB_No_Ack(void) {

  delay_us(50);

  SCCB_SDA = 1;

  SCCB_SCL = 1;

  delay_us(50);

  SCCB_SCL = 0;

  delay_us(50);

  SCCB_SDA = 0;

  delay_us(50);

}

２フェーズを読み取り関数

u8 SCCB_RD_Byte(void) {

  u8 temp = 0, j;

  SCCB_SDA_IN();

  for (j = 8; j > 0; j--) {

    delay_us(50);

    SCCB_SCL = 1;

    temp = temp << 1;

    if (SCCB_READ_SDA) temp++;

    delay_us(50);

    SCCB_SCL = 0;

  }

  SCCB_SDA_OUT();

  return temp;

}

レジスタから読み取り関数：

u8 SCCB_RD_Reg(u8 reg) {

  u8 val = 0;

  SCCB_Start();

  SCCB_WR_Byte(SCCB_ID);

  delay_us(100);

  SCCB_WR_Byte(reg);

  delay_us(100);

  SCCB_Stop();

  

  SCCB_Start();

  SCCB_WR_Byte(SCCB_ID|0x01);

  delay_us(100);

  val = SCCB_RD_Byte();

  SCCB_No_Ack();

  SCCB_Stop();

  return val;

}

ここまで、SCCBのレジスタ読み取り操作とレジスタ書き込み操作の関数SCCB_RD_RegとSCCB_WR_Regを実装しました。この二つ関数を利用して、OVセンサーの指定されたレジスタへのデータを読み取りしたり、書き込みしたり、センサーの初期化ができました。