描述

系列介紹

本系列文章的重點是基于可在所有機器人中重復使用的服務創(chuàng)建可擴展的面向對象的模塊化軟件架構，而無需在每次創(chuàng)建新機器人時都從頭開始。

也許開始使用機器人技術的最具成本效益的方法是使用您可以在任何電子商務（全球速賣通、banggood 等）上購買的智能機器人汽車。但當然，購買它是最簡單的部分……您不需要專門購買它，即使有了Smart Robot Car Yo的描述，您也會發(fā)現許多不同的變體。我將為您使用此套件獲得的所有最常見模塊創(chuàng)建“服務”，因此您可以選擇您需要的服務，并將它們一起使用來創(chuàng)建您自己的智能機器人，而無需從頭開始對每個機器人進行操作你做。

指數

這是我將要創(chuàng)建的泰博機器人服務系列或文章的索引。

• 架構布局或在hackster.io

• hackster.io上的“L298N Motor Driver”服務

• " HC-SR04" 距離傳感器服務或在hackster.io

關于 L298N 電機驅動器

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這種雙路雙向電機驅動器可讓您輕松獨立地控制兩個雙向最高 2A 的電機。

它是機器人應用的理想選擇，非常適合連接到每個電機只需要幾條控制線的任何 Arduino。

還集成了一個板載用戶可訪問的 5V 穩(wěn)壓器，可用于為需要高達約 1A 的穩(wěn)壓 5V 直流電源的任何其他電路供電。

特征：

• 電機電源：6 至 35 VDC

• 控制邏輯：標準TTL邏輯電平

• 輸出功率：每個高達 2 A

• 啟用和方向控制引腳

• IC散熱片

• 開機 LED 指示燈

• 4方向LED指示燈

創(chuàng)建服務

我們將使用在上一篇文章中創(chuàng)建的基服務類。如果您沒有閱讀它，請閱讀它，以便您了解我們將在這里創(chuàng)建的內容。

MotorService 基類

我們將創(chuàng)建另一個抽象層，它將定義任何 Motor Service 應具有的行為。這樣做，允許我們?yōu)槲覀冑徺I的任何硬件創(chuàng)建不同的電機服務，并以相同的方式使用我們擁有的任何電機服務（因此代碼幾乎沒有變化）。

MotorService 類應該允許我們：

• 設置電機的速度

• 獲取電機的速度

• 當然，從基服務類繼承的功能

MotorService 類頭文件 (MotorService.h) 如下所示：

#pragma once 
#include "Arduino.h" 
#include "Service.h" 
namespace Taibot 
{ 
	class MotorService : public Service 
	{ 
	public: 
		MotorService(bool isEnabled, bool isVerbose); 
		// Sets the speed of the motor 
		// speed = 0 then  motor stops 
		// speed between -255 and -1 then motor runs backwards  
		// speed between 1 and 255 then motor runs forward 
		// Method that must be implemented in every MotorService specific implementation inheriting from the MotorService class 
		virtual void SetSpeed(int speed) = 0; 
		// Returns the current speed of the motor 
		// Method that must be implemented in every MotorService specific implementation inheriting from the MotorService class 
		virtual int GetSpeed() const = 0; 
	}; 
}; 

及其實現（MotorService.h）：

#include "MotorService.h" 
using namespace Taibot; 
MotorService::MotorService(bool isEnabled, bool isVerbose) : Service(isEnabled, isVerbose) 
{ 
} 

如您所見，MotorService類除了為 MotorServices 實現定義契約外沒有做任何其他事情（現在我們將處理L298N 電機驅動模塊的實現）。

L298NMotorService類

最后我們得到了真正做某事的代碼！

此類是MotorService的實現，它控制L298N 電機驅動模塊。它遵循我們在前兩個基類中指定的布局。

像往常一樣，首先是頭文件（L298NMotorService.h）：

#pragma once 
#include "MotorService.h" 
namespace Taibot 
{ 
	class L298NMotorService : public MotorService 
	{ 
	public: 
		L298NMotorService(bool isEnabled, bool isVerbose, unsigned int pinEnable, unsigned int pinIn1, unsigned int pinIn2); 
		// Implements the method inherited from the base MotorService class 
		void SetSpeed(int speed); 
		// Implements the method inherited from the base MotorService class 
		int GetSpeed() const; 
		void Setup(); 
		void Update(); 
	private: 
		unsigned int _pinEnable; 
		unsigned int _pinIn1; 
		unsigned int _pinIn2; 
		// Keeps track of the current speed of the Motor driver 
		unsigned int _currentSpeed = 0; 
	}; 
}; 

及其實現（L298NMotorService.cpp）：

#include "L298NMotorService.h" 
using namespace Taibot; 
L298NMotorService::L298NMotorService(bool isEnabled, bool isVerbose, unsigned int pinEnable, unsigned int pinIn1, unsigned int pinIn2) 
	: MotorService(isEnabled, isVerbose) 
{ 
	_pinEnable = pinEnable; 
	_pinIn1 = pinIn1; 
	_pinIn2 = pinIn2; 
	_currentSpeed = 0; 
} 
void L298NMotorService::SetSpeed(int speed) 
{ 
	// Save the current speed... 
	_currentSpeed = speed; 
	if (IsVerbose()) 
	{ 
		//If we are logging, print the speed we are giving to the motor 
		Serial.print("L298NMotor: speed="); 
		Serial.println(speed); 
	} 
	// Only activate the motors if the driver is enabled 
	if (IsEnabled()) 
	{ 
		if (speed >= 0) 
		{ 
			// if the speed is positive or 0 then move forward 
			analogWrite(_pinEnable, speed); 
			digitalWrite(_pinIn1, HIGH); 
			digitalWrite(_pinIn2, LOW); 
		} 
		else 
		{ 
			// if the speed is negative then move backwards 
			analogWrite(_pinEnable, -speed); 
			digitalWrite(_pinIn1, LOW); 
			digitalWrite(_pinIn2, HIGH); 
		} 
	} 
} 
int L298NMotorService::GetSpeed() const 
{ 
	return _currentSpeed; 
} 
void L298NMotorService::Setup() 
{ 
	// We have nothing to set up 
} 
void L298NMotorService::Update() 
{ 
	// This service doesn't do anythin in background so this method is empty 
} 

真正的魔法發(fā)生在 SetSpeed 方法中。如您所見，在移動電機之前，我們正在檢查服務是否已啟用。此外，在打印調試信息之前，我們正在檢查它是否為 Verbose。

此方法接收 -255 到 255 范圍內的 int 值。

• 當值為負（-255 到 -1）時，電機向后移動。

• 當值為正（1 到 255）時，電機向前移動。

• 當然，當速度為 0 時，電機停止

由于 L298N 模塊的工作方式，我們應該向 _pinEnable 發(fā)送一個 PWM 脈沖，以設置旋轉速度。這個脈沖可以在 0 到 255 之間。我們正在使用analogWrite調用來設置 Arduino 上數字引腳的 PWM 輸出。（這里有更多詳細信息）。

我們還將_pinIn1和_pinIn2設置為 HIGH 或 LOW，具體取決于旋轉方向，如 L298N 模塊的文檔所述。

測試服務

我們現在需要將代碼添加到草圖以測試此服務。我認為您可能會理解為什么我們一直在處理所有這些代碼混亂。

這是 Arduino Sketch 的外觀：

/* 
Name:		Taibot.ino 
Created:	12/13/2016 10:27:53 AM 
Author:	Nahuel Taibo  savagemakers.com 
*/ 
#include "L298NMotorService.h" 
using namespace Taibot; 
// Pin definitions for the L298N Motor driver (Change this defines according to your hardware configuration) 
#define PIN_L298N_ENA PIN2 
#define PIN_L298N_IN1 PIN3 
#define PIN_L298N_IN2 PIN4 
#define PIN_L298N_IN3 PIN5 
#define PIN_L298N_IN4 PIN6 
#define PIN_L298N_ENB PIN7 
L298NMotorService rightMotor(true, true, PIN_L298N_ENA, PIN_L298N_IN1, PIN_L298N_IN2); 
L298NMotorService leftMotor(true, true, PIN_L298N_ENB, PIN_L298N_IN3, PIN_L298N_IN4); 
//We will use this variables to change the robot speed on after some seconds (without using delays) 
unsigned long previousTime = millis(); 
unsigned int updateFreq = 5000; 
// the setup function runs once when you press reset or power the board 
void setup() 
{ 
	Serial.begin(115200); 
	// Call the Setup method of all the services we are using 
	rightMotor.Setup(); 
	leftMotor.Setup(); 
	Serial.println("Taibot Started."); 
} 
// the loop function runs over and over again until power down or reset 
void loop() 
{ 
	// Call the Update method of all the service we are using... 
	rightMotor.Update(); 
	leftMotor.Update(); 
	// Do anything else we want to do... 
	if ((previousTime + updateFreq) < millis()) 
	{ 
		previousTime = millis(); 
		if (rightMotor.GetSpeed() > 0) 
		{ 
			rightMotor.SetSpeed(0); 
			leftMotor.SetSpeed(0); 
		} 
		else 
		{ 
			rightMotor.SetSpeed(150); 
			leftMotor.SetSpeed(150); 
		} 
	} 
} 

如果一切正常，構建此代碼并將其上傳到您的機器人后，您應該會看到它前進 5 秒，停止 5 秒，并重復該行為，直到您將其關閉。

結論

是的，它有很多代碼只是為了推動機器人前進，但是一旦我們開始添加越來越多的服務，您就會注意到這些代碼比無休止的意大利面條代碼更有意義。我希望您能關注本系列，因為我們會在每一篇新文章中不斷為您的機器人提供越來越多的智能。

您將找到本文附帶的代碼存儲庫。我創(chuàng)建了一個僅包含此服務實現的分支，因此如果您有意的話，您只能獲得此服務。

如果您不理解本文的任何部分、無法使此代碼工作、發(fā)現錯誤或有任何建議，請告訴我，我愿意改進它并使其成為任何人的干凈代碼庫想要重用它。