別ページで6本脚ロボットを検討中です。全部で１８個のサーボを動かす必要がありますが、
PWMの出力を１８本だすためにわざわざロジックICでI/Oを作成し、ソフト制御でパルスを出すことにしました。
ソフトでパルスをだすために、どうしてもCPUのパワーの30%はそちらに割く必要があります。
RP2040の演算能力は高いので、残りの70％でもロボット制御演算には問題ないと思うのですが、ちょっと心配。
で、一般にはこれだけのサーボを動かすためにはどうしているのだろう？
と、気になっていたところに、こんな基板があるのを見つけました。
PCA9685をつかったサーボコントローラで、これ１枚で１６個のサーボが動かせます。
秋月でも探したら、同じようなものがありました。
こんなものがあるんだ～。これで16個のサーボコントロールが可能です。
秋月電子からも同じようなものがでています。
PCA9685ってLEDコントローラ？
PCA9685のデータシートはこちら：PCA9685.pdf
最初にデータシートをみて、なんでLEDコントローラなの？
と思いましたが、中身をみてガッテンです。もともともはLEDの調光用のコントローラなのですが、
PWM出力なので、サーボコントローラとしても流用できるということのようです。
本来の目的はLEDのコントローラのようです。
分解能はどのくらい？
サーボの制御信号は20ms間隔で0.5～2.5msのパルス幅2msで制御します。そのためPCA9685のPWM分解能が
12bitだとすると、分解能は2/20*4095=409.5になります。ほぼ400として扱えばいいでしょう。時間分解能でいえば
約5usです。ちょっと大きいかもです。サーボ自体の角度分解能が1/400ということは±90度サーボなら0.45度です。
このくらいなら十分なのかな？
早速購入！
とりあえず、面白そうなので基板を２枚と、あと一つは関連するオモチャを購入です。
ブツが届きました。
ついでのオモチャとは
サーボの動作テストにつかえるコントローラーも購入です。なぜ購入したかといえば、
３品以上購入しないと送料が無料にならなかったので、なにか安そうなものをということで
選んだものです。１７０円です。
１７０円で購入したサーボの動作確認用のコントローラです。
制御用のマイコンらしきものが見えます。
機能としては３つのモードの切替ができます。VRでパルス幅を手動で変えるモード、サーボを中点に設定するモード、
そして自動でサーボを動かすモードです。パルス幅は0.9ms～2.2msで変わりますが、できれば
0.5～2.5msで変わって欲しかったなあ～。まあ、一般のラジコンでは1ms～2msの範囲でつかうみたいなので、
これだけ変われば十分なのでしょう。
こんな形でサーボの動作テストができるので便利です。
パルスの変化j幅は0.9ms～2.2ms程度。
本題に戻って
さっそく基板をみてみましょう。
これで４９０円ですから安いものです。デバイスだけでもＤＩＧＩＫＥＹで買うと400円以上するものなあ～。
半田ジャンバー端子がありますが、なにもシルク印刷がありません。
まあ、調べれば簡単にわかります。ということで、すこしパターンをおいかけると
アドレスＡ０～Ａ５なっています。シルク印刷でOPEN=0となっているので、
どうやらプルアップではなくてプルダウンになっているようです。
実物はこんな感じです。
OPEN=0なので、プルアップではなく、プルダウンになっています。
そういえば、出力もどれがどれか分からないので調べておきました。
早速動かしてみましょう！
動かす方法は簡単で、
①PWMの周期を設定
②１周期を4096分割したときのパルスのON/OFFのタイミングを書き込む
ということだけです。
PWM周期は50Hzにしたいので、プリスケールの設定値は次式からもとめます。
25000000/（4096*50)-1 = 121
になります。これをアドレス0xfeに書き込みます。
そして、次はONのタイミングとOFFのタイミングを書き込みます。
１２Ｂｉｔ長なので２バイトにわけてLEDn_ONレジスタとLEDn_OFFレジスタに
書き込みです。
面倒なのでLEDn_ONはゼロでもいいのかな？
パルスを出すには出力のONとOFFのタイミングを書き込むだけです。
最後に、１度だけおまじないです。もともとの設定がスリープ状態になっているので、
叩き起こす必要があります。そのため、MODE1レジスタ（0x00)に0x00を書き込みます。
SLEEP解除だけなく、複数枚のこの基板をつかうことも考えてALLCALLを無視させます。
でないと、すべての基板が同じ動作をしてしまいますからね～。
で、早速マイコンに接続して動作確認です。
オシロで出力波形を観測しますが、問題なくパルスがでていることが確認できました。
I2Cラインを接続して動作確認です。
問題なく動きました。周期が52Hzになっているので、内蔵発振器の精度は3%くらいかな。
まとめと懸念
１）まとめ
ラジコンサーボを沢山つかう時には、PCA9685は便利につかえるデバイスです。
分解能は0.5ms～2.5msのパルス間隔では5us程度と、ソコソコです。
２）懸念
