舵机控制中PCA9685控制芯片的运用

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舵机控制中 PCA9685 控制芯片的运用

摘要：文章采用 I2C 总线通信方式，将 PCA9685LED 控制芯片应用在舵机控制中。PCA9685

接收主控芯片的指令，通过输出 PWM 脉冲信号的方式用以控制最多不超过 16 路舵机或其他

输出通道，最终实现了舵机控制的功能。

Abstract：In this paper, the I2 C bus communication mode is adopted, and the PCA9685 LED control

chip is applied to the control of the steering gear. The PCA9685 receives the instruction of the main

control chip and uses the way of outputting the PWM pulse signal to control the steering gear up to 16

channels or other output channels, and finally realizes the control function of the servo gear.

Keyword：I2C bus; PCA9685; PWM; servo control;

在自驾仪中，舵机是决定飞机舵面偏转角度的执行机构，一般的无人机需要四个舵机用于控

制无人机的俯仰、偏航和滚转，通常由 PWM 信号进行控制[1]。PCA9685 是一款用于产生 16

路PWM 信号的 LED 控制芯片，采用 I2C 总线与主控芯片进行通信[2]。由于 PCA9685 具有可

以产生 16 路PWM 脉冲、控制独立精准、编程简单灵活等特点，以其为基础实现的舵机控制

能够有限减少硬件和软件设计的复杂度，具有高可靠性[3-4]。

1、I2C 总线协议

自驾仪的主控芯片一般具有多种资源与传感器或其他外设进行通信，包括串

口、I2C、SPI、QSPI 等。I2C 总线具有简单、有效的特点，能够有效减少芯片管脚和线路连接

的数量，本文介绍的 PCA9685 舵机控制器就是采用 I2C 与主控芯片进行通信的[5]。

I2C 总线是由 Philips 公司开发的，是一种简单的双向二线制同步串行总线。它只需要两根线即

可在连接于总线上的器件之间传送信息。

I2C 总线一般由两根数据传输线构成：一根时钟线（SCL ）、一根数据线（SDA ）。I2C 总线

协议一般要求每次发送字节的长度必须为 8 位，每次通信由主机、从机两端完成。整个通信过

程如图 1所示[6]。

I2C 写操作流程为：

（1 ）主机发起开始信号；

（2 ）主机发送 I2C 地址（7 位）和写操作 0 （1 位） , 等待确认；

（3 ）从机发送确认；

（4 ）主机发送寄存器地址（8 位） , 等待确认；

（5 ）从机发送确认；

（6 ）主机发送数据（8 位） , 即要向寄存器中写入的数据，等待确认；从机发送确认；

（7 ）主机发起停止。

I2C 读操作流程为：

（1 ）主机发送 I2C 地址（7 位）和写操作 0 （1 位） , 等待确认；

（2 ）从机发送确认；主机发送寄存器地址（8 位） , 等待确认；

（3 ）主机发送开始；主机发送 I2C 地址（7 位）和读操作（1 位） , 等待确认；

（4 ）从机发送确认；从机发送数据（8 位）。

（5 ）主机发送确认。

从以上分析可以看出， I2C 总线通信只需要两根线（SCL 和SDA ）, 可并联多个外设使用，

通过每个外设的 I2C 地址区分不同外设。从机的 I2C 地址最低位代表读（1 ）或写（0 ）操

作。

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摘要：

舵机控制中PCA9685控制芯片的运用摘要：文章采用I2C总线通信方式，将PCA9685LED控制芯片应用在舵机控制中。PCA9685接收主控芯片的指令，通过输出PWM脉冲信号的方式用以控制最多不超过16路舵机或其他输出通道，最终实现了舵机控制的功能。Abstract：Inthispaper,theI2Cbuscommunicationmodeisadopted,andthePCA9685LEDcontrolchipisappliedtothecontrolofthesteeringgear.ThePCA9685receivestheinstructionofthemaincontrolchi...

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