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香橙派使用外设驱动库wiringOP 配合定时器来驱动舵机

news 2025/7/11 0:42:49

舵机认识和硬件接线

关于舵机也是使用过很多次了，详见：

使用PWM波控制开发SG90-CSDN博客

同时再次回顾香橙派的物理引脚对应：

所以舵机的VCC接 2，GND接 6，PWM接 7（此处写的是物理引脚编号）

Linux定时器

驱动舵机必不可少的就是生成PWM波，上节超声波测距的时间计算学习了Linux自带的时间函数，本节生成PWM就正式学习香橙派的定时器，用定时器来生成PWM波！

由于香橙派跑的系统就是Linux，所以其实就是使用Linux来实现定时器，根据舵机的原理，一般使用50Hz频率（周期为20ms）的PWM波来控制，而角度的大小就取决于高电平的占比，20ms中有0.5ms，1.0ms，1.5ms，2.0ms，2.5ms的高电平就分别对应舵机转0度，45度，90度，135度，180度。所以本质上，只要能实现出一个定时0.5ms（500us）的定时器，并让他定时1次，2次，3次，4次，5次就可以实现所有的角度。

Linux定时器的实现，是通过 itimerval 结构体以及函数 setitimer 产生的信号，系统随之使用signal信号处理函数来处理产生的定时信号，从而实现定时器。

itimerval结构体

struct itimerval
{
/* Value to put into `it_value' when the timer expires. */struct timeval it_interval;
/* Time to the next timer expiration. */struct timeval it_value;
};struct timeval
{__time_t tv_sec; /* Seconds. */__suseconds_t tv_usec; /* Microseconds. */
};

可见，itimerval结构体中有两个成员，这两个成员都属于timeval结构体，timeval结构体上节课接触过，有两个分别代表秒和微秒的成员。

it_interval：计时器的初始值，一般基于这个初始值来加或者来减，看控制函数的参数配置
it_value：程序跑到这之后，多久启动定时器

setitimer函数

setitimer()将value指向的结构体设为计时器的当前值，如果ovalue不是NULL，将返回计时器原有值

#include <sys/time.h>int setitimer (__itimer_which_t __which, const struct itimerval *__restrict __new, struct itimerval *__restrict __old)

which：控制的方法，有以下三种类型

ITIMER_REAL //数值为0，计时器的值实时递减，发送的信号是SIGALRM
ITIMER_VIRTUAL //数值为1，进程执行时递减计时器的值，发送的信号是SIGVTALRM
ITIMER_PROF //数值为2，进程和系统执行时都递减计时器的值，发送的信号是SIGPROF

new：指向 itimerval 结构体的指针
old：一般不用，设置为NULL
返回值：成功返回0，失败返回-1

signal函数

之前在系统编程部分学过，详见：

信号-CSDN博客

#include <signal.h>typedef void (*sighandler_t)(int); //一个指向“传入参数是int 返回值是void的函数”，名为“sighandler_t”的指针sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

signum：信号编号
handler：函数指针，指向信号处理函数；也可以使用宏，比如使用“SIG_IGN”，则忽略信号

这种方法需要注意的是，一个进程只能创建一个定时器！

代码验证

timer_test.c：

/*该代码实现的功能是： 1s后开启定时器，然后每隔1s向终端打印hello。*/#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
#include <signal.h>
#include <stdlib.h>static int i;void signal_handler(int signum)
{i++;if(i == 2000){ //计时2000*500 = 1000000us = 1sprintf("hello\n");i = 0;}
}int main()
{struct itimerval itv;//设定定时时间为500usitv.it_interval.tv_sec = 0;itv.it_interval.tv_usec = 500;//设定开始生效，启动定时器的时间为1秒后itv.it_value.tv_sec = 1;itv.it_value.tv_usec = 0;//设定定时方式if( -1 == setitimer(ITIMER_REAL, &itv, NULL)){perror("timer");exit(-1);}//信号处理signal(SIGALRM,signal_handler);while(1); //防止程序退出return 0;
}

代码编写

SG90_test.c：

#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
#include <signal.h>
#include <stdlib.h>
#include <wiringPi.h>#define PWM 2int angle;
static int i;void signal_handler(int signum)
{if(i <= angle){digitalWrite(PWM, HIGH);}else{digitalWrite(PWM, LOW);}if(i == 40){ //40*500 = 20000us = 20msi = 0;}i++;}int main()
{struct itimerval itv;wiringPiSetup () ;pinMode (PWM, OUTPUT);//设定定时时间itv.it_interval.tv_sec = 0;itv.it_interval.tv_usec = 500;//设定开始生效，启动定时器的时间itv.it_value.tv_sec = 1;itv.it_value.tv_usec = 0;//设定定时方式if( -1 == setitimer(ITIMER_REAL, &itv, NULL)){perror("error");exit(-1);}//信号处理signal(SIGALRM,signal_handler);while(1){printf("enter the angle: 1 -> 0; 2 -> 45; 3 -> 90; 4 -> 135; 5 -> 180\n");scanf("%d",&angle);i = 0;}return 0;