如何控制RC伺服器？

我想通过Python从GPIO引脚控制一个小型RC伺服器（5 V，500 mA）。

硬件

• 所需的电气连接是什么？
• 我可以将多个伺服器连接到Raspberry Pi吗？
• 目前有任何限制吗？我需要用晶体管缓冲输出引脚吗？
• 我可以直接从Raspberry Pi为伺服器供电，还是应该使用外部电源？我需要电容器来平滑伺服器的抽力吗？

软件

• 我需要什么软件/ Python代码？我知道我需要20毫秒的脉冲，如何实现呢？
• 通过这种方式使用Raspberry Pi，我可以期望什么样的CPU负载？

所需的电气连接取决于您所使用的伺服器。该GPIO提供3.3 V和高达16 mA的电流，这不足以为你伺服，所以你需要用一个晶体管来缓冲它。

扩展接头上有8个GPIO引脚，但其他引脚也可以重新配置为总共17个GPIO引脚。如果需要更多，则必须添加某种多路复用器。

在Raspberry Pi或任何非实时操作系统上，获取精确定时的信号将非常棘手，因为中断和任务切换可以随时发生。您可能需要外部电子设备来提供准确定时的信号。

安德鲁已为您指出了一些软件。CPU负载将取决于您的工作，但是GPIO本身不会增加任何负载。

如果您在Raspberry Pi上运行实时操作系统，则确实可以实现。正如其他人已经说过的那样，您将需要一个外部电源给伺服器，但除此之外，您不需要任何其他附加硬件。

如果您正在运行Xenomai（Linux实时补丁），则可以运行一个完全熟悉的Linux系统，但是具有附加的实时功能。

我已经编写了一个微型C库，用于从Raspberry Pi控制伺服器。我曾尝试同时控制3个伺服器，但实际上没有理由不应该再使用它。

您可以在这里找到我的小程序库：https : //github.com/simonfi/pi-servo为此添加Python包装器应该很简单。可以在此处找到适用于Raspberry Pi的Xenomai：http：//powet.eu/2012/07/25/raspberry-pi-xenomai/

生成三个伺服器所需的信号基本上消耗的CPU量可忽略不计。我尚未测试超过三个。

如果您不介意使用Linux Kernel驱动程序，则可以使用Servoblaster将伺服器公开为char设备。

https://github.com/richardghirst/PiBits

我创建了一个新版本，该版本不会消耗所有用于伺服器的gpio引脚。我目前正在使用小型伺服驱动的机器人，该机器人是我使用IPGamePad控制它为机器人俱乐部开发和演示的。

https://github.com/jronald/PiBits

另外，您确实不希望通过RPI为伺服器供电，而是使用单独的电源。当然，您需要将这些理由结合在一起。由于RPI输出到伺服系统，因此不需要任何电压偏移，但是您要非常小心，以免接线错误。

通常，使用PWM信号来控制伺服。您应该将GPIO称为PWM输出。

芯片上有PWM支持，因此我们将来应该可以使用它。基本上，所有软件所做的就是告诉硬件以一定频率产生脉冲。有些人已经在I2C上使用外部PWM控制器取得了成功。

有一个可用于树莓派的扩展板，称为gertboard，用于控制Pi自身无法驱动的伺服和其他负载。

自问了这个问题以来，多年来如何在Pi上做事的知识已大大提高。

在不使用外部硬件的情况下，至少有四种方法可以在Pi的gpios上生成硬件定时PWM / Servo脉冲。

不建议使用内核模块来执行此操作。可以使用以下userland解决方案。

• 我自己的pigpio将在gpios 0-31（C，Python，套接字，管道）中的任何一个上独立生成伺服脉冲和通用PWM脉冲。
• Servoblaster将生成伺服和一般的PWM上高达21个的GPIO（管道）独立地脉冲。
• RPIO将在gpios 0-31（Python）的任何一个上独立生成伺服和通用PWM脉冲。
• 来自Servoblaster的pi-blaster（管道）

如果您在运行Linux来精确控制伺服器时能充分地安排输出时间，我会感到惊讶。

脉冲必须控制在2毫秒的范围内。即使调度程序刻度的分辨率为100us（正在推动它-通常为10ms），您也只能解决20个步骤。而且这无需考虑任务切换带来的抖动。

如果有另一个计时器可用，您可能会编写一个非常低级的驱动程序，该驱动程序甚至可以抢占操作系统，以使其计时准确。听起来很好玩！

我认为尝试直接从GPIO端口运行伺服将很困难，并且即使有可能也会导致大量CPU开销。我使用USB伺服控制器，它的工作原理很好，几乎不使用CPU，尽管设置起来有些棘手。我拥有的是24个频道，但它们确实制作了6个频道的版本。我还看到其他供应商的2通道和4通道控制器使用串行接口，如果您不需要控制那么多伺服器，它们将比USB更容易和便宜。

有一个可以正常使用的GPIO Web服务，您可以为其编写自己的插件。它似乎已经支持控制任意数量的伺服器。有关大量图像以及电路板布局，请参见其“内容”目录。

https://bitbucket.org/PaulTechGuy/raspberrypi.dotnet.gpioweb

看起来是在Pi上运行Mono的C＃中。