Progettazione e realizzazione di una base robotica bilanciante su ...

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66 Capitolo 6. Software6.2.2 Segnali digitaliI segnali prodotti dagli encoder in quadratura montati sull’albero dei motorielettrici, utilizzati per ricavare i dati relativi all’odometria, sono acquisitimediante dei timer opportunamente configurati. È infatti possibile impostarei timer in una modalità di funzionamento apposita per la decodificadei segnali in quadratura generati dagli encoder incrementali.In questa modalità due piedini del microcontrollore vengono impostati comeingresso flottante e connessi agli ingressi TI1 e TI2 di un timer. Il dispositivoè quindi utilizzato come un contatore, il cui valore viene aggiornato aseconda delle transizioni logiche di TI1 e TI2: ad ogni fronte di salita o didiscesa il valore salvato nel registro del rispettivo timer viene incrementatoo decrementato a seconda dello sfasamento tra i segnali in ingresso. Se adesempio si definisce che il conteggio positivo sia per segnali su TI2 in ritardorispetto a TI1, se il fronte si presenta prima su quest’ultimo il contatoreverrà incrementato, altrimenti verrà decrementato. Un esempio di funzionamentodel timer in modalità encoder interface è riportato in Figura 6.1.Figura 6.1: Acquisizione dei segnali in quadratura mediante timerIl microcontrollore viene utilizzato anche per l’acquisizione dei segnaligenerati da interruttori a bordo del robot. Sono presenti, ad esempio, dueinterruttori collegati ai baffi di sicurezza che inibiscono il funzionamento deimotori, ed un tasto per l’azzeramento dell’offset di accelerometro e giroscopio,utilizzato per impostare lo zero dell’angolo del robot rispetto allaverticale.Questo genere di segnali viene acquisito configurando il sistema di gestionedegli interrupt in maniera che sia scatenato un evento ogni qual volta
6.3. Controllo dei motori 67si rilevi un fronte su uno dei piedini collegati agli interruttori. La routinerichiamata effettua quindi il test sul piedino che ha scatenato l’interrupt ene valuta lo stato, intraprendendo quindi l’operazione ad esso legata.6.3 Controllo dei motoriIl software è predisposto per il controllo dei motori utilizzando due tecnichedifferenti, illustrate nella Sezione 5.3.1:- sign/magnitude- locked antiphaseNella modalità sign/magnitude vengono utilizzati due segnali: il segnaleDIR indica quale ramo del ponte H viene fatto commutare, e quindi il versodi rotazione del motore, mentre il segnale PWM è un’onda quadra che accendee spegne il ramo attivo del ponte H. Un segnale PWM con duty-cycleD nullo comporta che il motore sia fermo, mentre un segnale PWM conduty-cycle D = 1 corrisponde alla massima velocità di rotazione del motore.Utilizzando la modalità locked antiphase entrambi i rami del ponte Hsono attivi, e l’onda quadra viene utilizzata per invertire continuamenteil verso di rotazione del motore. In questo caso, un segnale PWM conduty cycle D = 0.5 fa si che la corrente media che scorre nel motore sianulla, ed esso sia quindi fermo, mentre un segnale con D = 0 oppure D =1 comporta una rotazione alla massima velocità rispettivamente in una onell’altra direzione.Il microcontrollore si occupa di generare i segnali DIR e PWM per ledue modalità di controllo, selezionabili impostando un parametro contenutonella struttura Config. La generazione dell’onda quadra a duty cycle variabileè affidata ad uno dei timer disponibili, che funziona da contatore confondoscala M. Ad ogni colpo di clock del timer, la cui frequenza è impostabiletramite appositi registi, il contatore viene incrementato, definendoquindi la frequenza dell’onda quadra generata. Ogni timer ha a disposizione4 registri di comparazione OC1 − 4, che generano un evento quando ilcontatore ha lo stesso valore in essi contenuto, portando a livello logico altoil piedino di uscita corrispondente. Il conteggio procede fino a quando ilcontatore raggiunge il valore M, momento in cui il timer si azzera e i piedini
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