说明

前言

本产品是一款大扭矩的可编程串行总线舵机，采用了360°高精度的磁编码器，可以在360°范围内进行角度控制。能够通过程序控制，将任意角度设置为舵机中位，也可以切换为连续转动的电机/步进电机模式，内置加速度启停功能，使动作更加柔和。每个舵机上面有两个接口，可以将舵机串联起来使用，理论上可以同时控制253个总线舵机并且每个舵机都能够获取自己当前的角度、负载、电压、模式等信息。适用于机械手臂，六足机器人，人形机器人，轮式机器人等需要闭环控制的机器人项目。
同时我们为该型号舵机提供了开源的12自由度机器狗模型，你可以在最下面的资料-开源结构中下载该开源结构的模型和工程文件。

产品规格

• 输入电压VIN：6-12.6V
• 机构极限角度：无限制
• 转动角度：360°（舵机模式角度控制）/电机模式可连续转动
• 通信波特率：1Mbps
• 齿轮形式：高精度金属齿轮
• 空载速度：0.222sec/60°（45RPM）@12V
• 位置传感器分辨率：360°/4096
• ID范围：0-253
• 反馈信息：位置（Position）；负载（Load）；速度（Speed）；输入电压（Input Voltage）
• 空载电流：180 mA
• 堵转电流：2.7 A
• 产品尺寸：45.22mm x 35mm x 24.72mm

产品特性

• 可串联使用，同时控制多达 253 个舵机（前提是供电充分）并获取每个舵机的反馈信息
• 360°磁编码器，角度控制范围更大
• 高精度，角度控制精度达到360°/4096
• 可将任意角度设置为舵机中位，方便组装
• 加速度启停功能，运动效果更加柔和
• 紧凑的结构设计，产品外观更加美观
• 宽电压输入 6-12.6V，可以与2s或3s锂电池直接供电
• 大扭矩，可达到30kg.cm@12V
• 可通过程序设置工作模式：舵机模式角度控制/电机模式可连续转动

硬件使用方法

• 你可以使用我们的总线舵机驱动板来控制总线舵机。
• 如果你希望在自己的项目中使用总线舵机，可以参考下面的这个原理图：

总线舵机驱动电路原理图

软件使用方法

• 我们为总线舵机驱动板提供兼容ST3215舵机的例程，你可以通过在总线舵机驱动板中下载这个程序ServoDriverST开源程序（Arduino）来控制ST系列舵机，以下是具体方法：

安装Arduino IDE

• 你可以直接点击这个链接从Arduino.cc下载Arduino IDE。

• 选择适用于你的系统的Arduino IDE。

• 运行安装包。

• 点击I Agree。

• 勾选Install USB driver和Associate.ino files，然后点击Next。

• 选择Arduino IDE的安装路径，然后点击Install。

• 等待安装完成。

• 安装需要的驱动。
• 点击安装。

• 点击安装。

• 点击安装。

• Arduino IDE安装完成。

安装Arduino core for the ESP32

• 运行Arduino IDE，点击File。

• 点击Preferences。

• 在Additional Boards Manager URLs内填写https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json 然后点击OK。

• 重启IDE，点击Tools > Board > Boards Manager, 打开Boards Manager。
• 填写ESP32，点击Install。【注意：这里要安装1.0.6版本的ESP32】

• 等待安装完成。

• 安装完成后即可使用Arduino IDE来开发ESP32。

下载产品程序并安装依赖库

• 通过库管理器安装的库有：
• Adafruit SSD1306
• Adafruit NeoPixel
• 点击Tools > Manage Libraries，打开库管理器。

• 依次在搜索框中输入需要通过库管理器安装的库的名称，并安装这些库。
• Adafruit SSD1306
• Adafruit NeoPixel
• 鼠标放上去有Update的点Update，没有Update的选择最新的版本后点击Install。

• 下载总线舵机的库和用于舵机驱动板的Arduino程序：
• ServoDriverST开源程序（Arduino）
• 下载后解压即可活得产品程序。
• 将解压缩后将SCServo文件夹复制到\Documents\Arduino\libraries，来安装控制舵机的库 。

上传程序到机器人

• 双击运行SERVO DRIVER WITH ESP32 ST/ServoDriverST/ServoDriverST.ino。

• 点击Tools > Port 记住已有的COM Port，不用点击它。
• 不同电脑这里显示的COM是不一样的，记住现在已有COM。

• 连接驱动板和电脑。
• 点击Tools > Port，点击这个新的COM。
• 不同电脑这里新出现的COM是不一样的，点击新出现的COM。

• 点击 Tools > Boards: > ESP32 Arduino > ESP32 Dev Module ，选择ESP32 Dev Module。

• 其它设置如下：

Upload Speed: "921600"
CPU Frequency: "240MHz(WiFi/BT)"
Flash Frequency: "80MHz"
Flash Mode: "QIO"
Flash Size: "4MB(32Mb)"
'''Partition Scheme: "Huge APP(3MB No OTA/1MB SPIFFS)"
PSRAM: "Disabled"'''

• 点击左上角的```Upload```上传程序。
• 这里注意当WAVEGO使用串口与树莓派连接时自动下载电路会失效，需要断开与树莓派的串口连接后再上传程序到WAVEGO。

• 等待程序上传完成。
• 显示Leaving... Hard resetting via RTS pin...后表示已经上传成功。

产品使用教程

• 以下教程默认以使用总线舵机驱动板的情况来解释舵机的使用方法，如果你需要在自己的项目中使用总线舵机，可以参考示例程序和总线舵机驱动电路原理图来进行二次开发。
• 舵机的出厂默认ID为1，与同一块舵机驱动板连接的舵机中，同一个ID只能对应一个舵机，不可以有一个以上ID相同的舵机在同一控制链路中。当你为舵机设置ID时，尽量保证只有一个要更改ID的舵机与驱动板连接，ID更改后会被永久保存在舵机中即使断电也不会丢失。
• 首先你需要为每个舵机设置一个独立的ID，当为一个舵机设置ID时，驱动板不要连接其它舵机。
• 如果你使用ST3215舵机，当舵机与舵机驱动板连接后，你需要通过舵机驱动板的5.5*2.1mmDC接口为其供电6-12.6V（推荐使用12V供电），该供电接口会直接为舵机供电，如果你使用的舵机数量较多，需要保证这个接口有足够大的电流为其供电。
• 驱动板上电后，默认会建立一个WiFi热点，默认热点名称为ESP32_DEV，默认热点密码为12345678。用手机连接这一热点。
• 连接舵机驱动板发出的热点后，建议使用谷歌浏览器，访问地址192.168.4.1，需要注意的事，由于连接该WiFi后手机不能Ping通用来验证网络连接的服务器，所以可能会自动切换到其它已知WiFi，如果发生这种情况只要再重新连接ESP32_DEV即可，第二次连接成功后手机就不会自动切换了。
• 驱动板在开机时会自动扫描ID：0-20的舵机（为了缩短开机时间），如果你使用了超过这一ID的舵机，需要更改ServoDriverST.ino内的MAX_ID数值再重新上传程序到舵机驱动板。

• 如果舵机是在驱动板上电后才连接的，需要按一下手机浏览器页面上的Start Searching来重新扫描。
• Active ID为现在所选择的舵机ID号，ID to Set为要设置的新ID号，通过ID to Set+和ID to Set-来调整ID to Set的数值，调整后按Set New ID键来将当前ID为的Active ID的舵机的ID设置为ID to Set。
• 当全部舵机的ID都设置完成后，就可以将它们全部连接起来了。如果不重启设备，则需要按一下Start Searching来扫描所有舵机。
• ID：后面显示的是当前所有与舵机驱动板相连接的舵机ID号。
• Active ID当前所选择的舵机ID号，后续的操作都是在控制这个Active ID舵机。
• 你可以通过ID Select+和ID Select-这两个按键来选择Active ID舵机。
• Middle键，可以让舵机转动到中间位置，舵机的位置范围为0-4095，中间位置为2047。
• Stop键，默认程序中不会让舵机一直动作下去，如果对程序进行了二次开发导致舵机转动停不下来，可以通过按Stop键停下舵机运动。
• Release键，按下后舵机会关闭扭矩锁（Torque Off），此时可以用手转动舵机。
• Torque键，按下后舵机会开启扭矩锁（Torque On），此时舵机会用力保持在指定位置。
• Position+键，按下后舵机会开始顺时针转动，当舵机处于舵机模式时，转动到4095的位置后就不会继续转动。
• Position-键，按下后舵机会开始逆时针转动，当舵机处于舵机模式时，转动到0的位置后就不会继续转动。
• Speed+和Speed-用来设置舵机转速，ST系列舵机最高可设置为3073左右，速度为每秒钟转动转动的步数，50步/秒≈0.732RPM。
• Set Middle Position键，无论当前舵机处于什么位置，当按下该按键后，舵机会将当前的位置设置为中间位置（2047）。
• Set Servo Mode键，将舵机设置为舵机模式，舵机模式下可进行360°的绝对角度控制，该设置会永久保存即使掉电也不会丢失。
• Set Motor Mode键，将舵机设置为步进电机模式，舵机可连续转动30000步，连续按下即可一直转动下去，该模式可进行±7圈内的相对角度控制，圈数掉电不保存，步进电机模式设置会永久保存即使掉电也不会丢失。
• Start Serial Forwarding键，将舵机驱动板设置为串口转发模式，你可以用舵机驱动板上面的typeC接口直接控制舵机和获得舵机反馈，该功能用于调试舵机。
• Normal键，将舵机驱动板设置为普通模式，该模式下，既不会通过ESP-NOW发送信息也不会接收信息。
• Leader键，将舵机驱动板设置为主机端，该模式下，驱动板通过ESP-NOW协议连续发送当前Active ID舵机的ID，位置和速度发送给被控制从动端的驱动板中。舵机驱动板开机后，屏幕上第一行的MAC:是此开发板的MAC地址，该地址是独一无二的，例如MAC:08 3A F2 93 5F A8。ESP-NOW通信的前提是要知道从动端的MAC地址，记下那个地址，填写到ServoDriverST.ino的broadcastAddress[] = {0x08, 0x3A, 0xF2, 0x93, 0x5F, 0xA8};再上传到主机端的驱动板后就可以使用这个功能了。
• Follower键，将舵机驱动板设置为从动端，当主机端的程序中改好从动端的MAC地址后就可以在主机端的遥控下进行动作。
• RainbowON和RainbowOFF键用于开机和关闭RGB灯的彩虹变换效果。

二次开发教程

• 舵机初始化

每个控制舵机的程序，都需要对舵机进行初始化，初始化后才可以使用。

#include <SCServo.h>
SMS_STS st;
void setup(){
	Serial1.begin(1000000);  //串口初始化，如果使用ESP32等设备也可以选择自定义串口
	// Serial1.begin(1000000, SERIAL_8N1, RX, TX);  // 自定义串口
	st.pSerial = &Serial1;
	while(!Serial1) {}
}

• 更改舵机ID

串联起来的舵机中，每个ID只能对应一个舵机，否则不能正常获取舵机反馈的信息。 当更改舵机ID时，尽量保证驱动板只与一个舵机相连接，ID会被永久保存在舵机中。

#include <SCServo.h>
SMS_STS st;
int ID_ChangeFrom = 1;   // 要更改ID的舵机原本ID，出厂默认为1
int ID_Changeto      = 2;   // 新的ID
void setup(){
  Serial1.begin(1000000);
  st.pSerial = &Serial1;
  while(!Serial1) {}

  st.unLockEprom(ID_ChangeFrom); //解锁EPROM-SAFE
  st.writeByte(ID_ChangeFrom, SMS_STS_ID, ID_Changeto);//更改ID
  st.LockEprom(ID_Changeto); // EPROM-SAFE上锁
}

void loop(){
}

• Ping

用于测试某一舵机是否正常连接。

#include <SCServo.h>
SMS_STS st;
int TEST_ID = 3;  // 要测试的舵机ID
void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  Serial1.begin(1000000, SERIAL_8N1, RX, TX); // 自定义串口
  st.pSerial = &Serial1;
  while(!Serial1) {}
}

void loop()
{
  int ID = st.Ping(TEST_ID);  //ping该ID的舵机，ping不通返回-1
  if(ID!=-1){
    Serial.print("Servo ID:");
    Serial.println(ID, DEC);
    delay(100);
  }else{
    Serial.println("Ping servo ID error!");
    delay(2000);
  }
}

• 写位置

可用于控制单独舵机转动。

#include <SCServo.h>
SMS_STS st;
void setup()
{
  Serial1.begin(1000000); 
  st.pSerial = &Serial1;
  while(!Serial1) {}
}

void loop()
{
  st.WritePos(1, 1000, 1500, 50); // 控制ID为1的舵机以1500的速度转动到1000的位置，启停加速度50。
  delay(754);//[(P1-P0)/V]*1000+100

  st.WritePos(1, 20, 1500, 50); // 控制ID为1的舵机以1500的速度转动到20的位置，启停加速度50。
  delay(754);//[(P1-P0)/V]*1000+100
}

• 同步写

可用于同时控制多个舵机（转动到不同的位置和不同的速度）。

#include <SCServo.h>
SMS_STS st;

// the uart used to control servos.
// GPIO 18 - S_RXD, GPIO 19 - S_TXD, as default.
#define S_RXD 18    //自定义串口的IO，如果不使用自定义串口下面的Serial1.begin(1000000, SERIAL_8N1, S_RXD, S_TXD);需要改为Serial1.begin(1000000);
#define S_TXD 19

byte ID[2];
s16 Position[2];
u16 Speed[2];
byte ACC[2];

void setup()
{
  Serial1.begin(1000000, SERIAL_8N1, S_RXD, S_TXD);
  st.pSerial = &Serial1;
  delay(1000);
  ID[0] = 1;   // 将需要控制的舵机ID保存到ID[]中。
  ID[1] = 2;   // 将需要控制的舵机ID保存到ID[]中。
  Speed[0] = 3400;  // 设置舵机速度，Speed[0]与上面的ID[0]的舵机对应。
  Speed[1] = 3400;  // 设置舵机速度，Speed[1]与上面的ID[1]的舵机对应。
  ACC[0] = 50;   // 设置启停加速度，数值越小加速度越小，最大可设置为150.
  ACC[1] = 50;
}

void loop()
{
  Position[0] = 3000;  // 设置ID[0]（这里是ID为1的）舵机的目标位置，范围为0-4095
  Position[1] = 3000;  // 设置ID[1]（这里是ID为2的）舵机的目标位置，范围为0-4095
  st.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC);//servo(ID1/ID2) speed=3400，acc=50，move to position=3000.
  delay(2000);

  Position[0] = 100;
  Position[1] = 100;
  st.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC);//servo(ID1/ID2) speed=3400，acc=50，move to position=100.
  delay(2000);
}

• 获得舵机信息反馈

#define S_RXD 18
#define S_TXD 19
#include <SCServo.h>

SMS_STS sms_sts;

void setup()
{
  Serial1.begin(1000000, SERIAL_8N1, S_RXD, S_TXD);
  Serial.begin(115200);
  sms_sts.pSerial = &Serial1;
  delay(1000);
}

void loop()
{
  int Pos;
  int Speed;
  int Load;
  int Voltage;
  int Temper;
  int Move;
  int Current;
  if(sms_sts.FeedBack(1)!=-1){
    Pos = sms_sts.ReadPos(-1);
    Speed = sms_sts.ReadSpeed(-1);
    Load = sms_sts.ReadLoad(-1);
    Voltage = sms_sts.ReadVoltage(-1);
    Temper = sms_sts.ReadTemper(-1);
    Move = sms_sts.ReadMove(-1);
    Current = sms_sts.ReadCurrent(-1);
    Serial.print("Position:");
    Serial.println(Pos);
    Serial.print("Speed:");
    Serial.println(Speed);
    Serial.print("Load:");
    Serial.println(Load);
    Serial.print("Voltage:");
    Serial.println(Voltage);
    Serial.print("Temper:");
    Serial.println(Temper);
    Serial.print("Move:");
    Serial.println(Move);
    Serial.print("Current:");
    Serial.println(Current);
    delay(10);
  }else{
    Serial.println("FeedBack err");
    delay(500);
  }
  
  Pos = sms_sts.ReadPos(1);  // 获得位置反馈
  if(Pos!=-1){
    Serial.print("Servo position:");
    Serial.println(Pos, DEC);
    delay(10);
  }else{
    Serial.println("read position err");
    delay(500);
  }
  
  Voltage = sms_sts.ReadVoltage(1);   // 获得电压反馈
  if(Voltage!=-1){
	Serial.print("Servo Voltage:");
    Serial.println(Voltage, DEC);
    delay(10);
  }else{
    Serial.println("read Voltage err");
    delay(500);
  }
  
  Temper = sms_sts.ReadTemper(1);   // 获得温度反馈
  if(Temper!=-1){
    Serial.print("Servo temperature:");
    Serial.println(Temper, DEC);
    delay(10);
  }else{
    Serial.println("read temperature err");
    delay(500);    
  }

  Speed = sms_sts.ReadSpeed(1);   // 获得速度反馈
  if(Speed!=-1){
    Serial.print("Servo Speed:");
    Serial.println(Speed, DEC);
    delay(10);
  }else{
    Serial.println("read Speed err");
    delay(500);    
  }
  
  Load = sms_sts.ReadLoad(1);   // 获得负载反馈
  if(Load!=-1){
    Serial.print("Servo Load:");
    Serial.println(Load, DEC);
    delay(10);
  }else{
    Serial.println("read Load err");
    delay(500);    
  }
  
  Current = sms_sts.ReadCurrent(1);   // 获得电流反馈
  if(Current!=-1){
    Serial.print("Servo Current:");
    Serial.println(Current, DEC);
    delay(10);
  }else{
    Serial.println("read Current err");
    delay(500);    
  }

  Move = sms_sts.ReadMove(1);   // 获得运动状态反馈
  if(Move!=-1){
    Serial.print("Servo Move:");
    Serial.println(Move, DEC);
    delay(10);
  }else{
    Serial.println("read Move err");
    delay(500);    
  }
  Serial.println();
}