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MiniZed和Mighty机器人
王强
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在最近的Mini but Mighty build-along 展示了带有板载 Zynq 处理器的 Avnet MiniZed 如何控制电机之后，我开始想知道我们能做到多“强大”。
我们跟进的项目将 Zynq 的 3.3V 低功耗 IO 升级为能够以高达 2A 的电流驱动 12V 电机。相当令人印象深刻，但让我们再大一点！
五金件
我最近很幸运能够玩（抱歉，努力控制）一个相当大的工业机器人手臂。这不是一个小爱好伺服驱动机器人。它是一个完整的 6 轴机器人手臂，伸展范围约为一米，能够以惊人的速度摆动 5 公斤的有效载荷！我们认为小型 MiniZed 能够胜任控制它的工作吗？好吧，让我们找出答案！
嗯，首先你需要一个机械臂。我使用的是 Universal Robots UR5e，但任何具有标准 24V 输入的机器人都可以。
我们如何控制它？
在微控制器/FPGA 世界中，我们习惯于使用 3.3V 的小信号，而工业世界则喜欢在 24V 下工作。有一个 IEC 61131-2 标准，所以我们在这里做的事情应该适用于很多大型设备。不幸的是，我们用于构建的 H 桥只能在高达 12V 的电压下工作，因此我们必须自己创建一些东西。不过别担心，这不会很困难。
构建我们的自定义 PMOD
我们的 MiniZed 有 3.3V 输出。我们的机器人使用 24V 电源。我们需要一些东西来翻译信号。幸运的是，这并不像听起来那么困难。由于它是相当现代的机器人，它具有 IEC 61131-2 标准的 3 类输入，这意味着它在 24V 时仅吸收几毫安的电流。我们仅以一种方式从 MiniZed 向机器人发送信号，因此我们的定制 PMOD 仅需要一个电阻器（适合与 LED 一起使用）和每个通道的光隔离器。这是我们的威廉希尔官方网站 图。右侧是我们可能在机器人中找到的近似值。您会明白为什么我们只需要一个晶体管来驱动它。
将这个威廉希尔官方网站 焊接到一块条板上真的不需要很长时间。唯一可能有所改进的是大约 90 度的接头销，因此它与 MiniZed 平齐。有时最好只使用手头的东西。
修改 Mini but Mighty 代码
Adam Taylor 最初的 Mini but Mighty 示例使用了一个 GPIO 和一个 PWM 输出。这里我们使用 4 个 GPIO。我们需要在 Vivado（用于硬件设计）和 Vitis（用于软件）中进行一些小的修改。
为了使本指南简洁明了，我不会重复原文中的所有内容。一旦您完成了这项工作，我将只解释差异。
Vivado 的变化
Vivado 中没有太多变化。在原始项目使用一个 GPIO 的地方，我们只需要选择 4 个。我们不再需要 TTC（三重定时器计数器），但保留它也没有坏处。不要忘记像您一样将这些新的 GPIO 设置为外部与单一的。我已经敲响了以下所需的更改：
为了将这些连接到外部世界，我们需要将它们映射到 PMOD 1 上的前 4 个引脚。我将不只是告诉您使用哪些引脚，而是解释如何找到它们。这是为了防止您想做一些稍微不同的事情。您需要 MiniZed 的原理图，网址为http://zedboard.org/support/documentation/18891
在这里您可以看到它们是 L15（与原来的一样）、M15、L14 和 M14。
这导致我们更新我们的约束文件以启用这些。完成这些更改后，只需导出硬件并按照原始指南启动 Vitis。
# MiniZed PMOD 1 pins 1-4 as GPIO output
set_property PACKAGE_PIN L15 [get_ports GPIO_O_0[0]]
set_property PACKAGE_PIN M15 [get_ports GPIO_O_0[1]]
set_property PACKAGE_PIN L14 [get_ports GPIO_O_0[2]]
set_property PACKAGE_PIN M14 [get_ports GPIO_O_0[3]]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports GPIO_O_0[0]]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports GPIO_O_0[1]]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports GPIO_O_0[2]]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports GPIO_O_0[3]]
葡萄的变化
我们需要在 Vitis 中进行的更改是使用所有四个 GPIO。我们还可以放弃用于处理 PWM 的定时器相关代码。在更改之前，我特意在源代码管理下检查了原始代码，因此您可以准确地看到添加和删除的内容。
我不确定的一件事是为什么我们在代码中访问第一个 GPIO 引脚作为引脚 54。我猜 0-53 号针脚用于 MIO 针脚，54 号以上用于 EMIO 映射针脚，尽管我还没有找到记录它的地方。不管为什么，3 个额外的 GPIO 是引脚 55-57。
您可以在https://github.com/FredMurphy/MiniZed_MightyRobot找到 Vivado 和 Vitis 的所有源代码
将其连接到机器人
我们需要做的第一件事是检查 GPIO 是否连接到机器人并被视为更改输入。一点 8 芯 CAT5E 以太网电缆被证明是有用的，我将我们的 4 个输出（加上 24V）连接到机器人上的 4 个数字输入。
在这里你可以看到我的第一个 GPIO 被检测为数字输入 1 上的高输入。它只是屏幕上的一个小复选框，但它意味着大事！
机器人编码
与 Zynq 相比，为机器人编程是轻而易举的事。基础知识主要涉及设置几个航路点并告诉它到达那里的速度。如果你想让它做更高级的东西，它还有更多的东西，但它真的没有那么难。这是示教器上显示的我们的机器人程序。您可以在源代码存储库中看到这一切。
我使用了一个非常简单的程序，它将每个 GPIO 映射到一个序列。显然，可以做得更多。我们的 4 个输入为我们提供了 16 种组合可供使用 - 尽管将它们组合为 4 位并行总线并不是内置的。机器人不直接支持 PWM，但它有一个 0-12V 模拟输入，所以我可以保留原始 PWM 输出，对其进行平滑处理并用它来控制机器人的速度。
如果您想了解有关工业机器人编程的更多信息，可以在此处使用模拟来完成。您必须创建一个帐户，但除此之外都是免费的。
演示
好吧，如果我们没有看到 MiniZed 和机器人在行动，那就没有乐趣了，不是吗？我希望您喜欢看到 MiniZed 可以与一些更大的东西交互，并且您受到启发自己尝试一些大东西！
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