raspberry pi용 adafruit motor hat 제어

||600 Raspberri pi와 i2c 제어를 통해 연결되어 다수의 dc모터, 서보를 조작할 수 있도록 해준다. 여기에서는 Adafruit에서 제공되는 라이브러리를 사용해 python과 scratch로 모터제어 해보자.

4개의 DC motor 연결가능. 256단계 speed 제어.
2개의 Stepper motor 연결가능. (unipolar or bipolar) with single coil, double coil, interleaved or micro-stepping.
4 H-Bridges: TB6612 chipset provides 1.2A per bridge with thermal shutdown protection, internal kickback protection diodes. Can run motors on 4.5VDC to 13.5VDC.
5~12VDC 외부전원
최대 32층으로 쌓아 최대 128개의 dc 모터를 제어할 수 있다.
각 모터당 공급가능한 전류량은 1.2A, 순간최대 3A.

제품소개페이지 참고: https://www.adafruit.com/product/2348

rpi에 연결

rpi의 소켓에 잘 꽂기만 하면 i2c 와 파워 모두 배선완 된 것이다. 모터에 공급할 외부 전원만 연결하면 된다. (5~12V) 나는 휴대용 usb 배터리에 연결했다. 초록색 불이 들어온다. ||600

i2c 활성화하기

무엇보다 먼저, 라즈베리가 i2c 통신을 사용하도록 설정해 주어야 한다. 1. [시작] > [기본설정] > [Raspberry Pi Configuration] ||600

[interfaces] > I2C 항목에 Enable 체크
I2C 유틸리티를 설치한다. (사실 대부분 기본 설치되어있다.)

$ sudo apt-get install python-smbus i2c-tools

rpi에 연결된 i2c 디바이스를 검색해보자.

$ sudo i2cdetect -y 1

||600 위 나의 경우를 보면 두개의 i2c 디바이스가 address 0x60(motor HAT)과 0x70(아마도 라즈베리 내부적으로 사용중...)에서 발견되었다.

구형 라즈베리(pi2,3 이전 아주 초기형)의 경우 '-y 1'옵션 대신 '-y 0'옵션을 사용한다.

Adafruit motor HAT 라이브러리 설치하기

참고: https://learn.adafruit.com/adafruit-dc-and-stepper-motor-hat-for-raspberry-pi/installing-software

github repository(https://github.com/adafruit/Adafruit-Motor-HAT-Python-Library)에서 소스를 다운로드해 라즈베리의 '/home/pi'위치에 압축을 푼다.
terminal을 열고 방금 압축을 푼 디렉토리로 이동한 후 setup.py를 실행시킨다.

$ cd Adafruit-Motor-HAT-Python-Library-master
~/ Adafruit-Motor-HAT-Python-Library-master $ sudo python setup.py install

python3를 사용한다면 python3 setup.py...

test 설치가 잘 되었는지 DCTest.py 예제를 실행시켜보자. motorHAT의 M3 터미널에 DCmotor를 연결한 후 예제 실행

$ cd examples
$ python DCTest.py
OR
$ python3 DCTest.py

잘 된다.

DC motor 제어방법

라이브러리 임포트

```python from Adafruit_MotorHAT import Adafruit_MotorHAT, Adafruit_DCMotor import atexit


2. motorHat 오브젝트 생성 (i2c address 확인)
```python
mh = Adafruit_MotorHAT(addr=0x60)

프로그램 마칠 때 DCmotor 멈추기
파이썬 코드가 끝나거나, 심지어 리눅서 커널이 먹통이 되도 DCMotor는 자동으로 멈추지 않는다. 그러므로 atexit 모듈을 사용해 프로그램 종료시 모터 멈추도록 하자. (atexit 참고: https://docs.python.org/ko/3/library/atexit.html)

# recommended for auto-disabling motors on shutdown!
def turnOffMotors():
  # adafruit motor hat에 dc 모터 4개 연결 가능.
    mh.getMotor(1).run(Adafruit_MotorHAT.RELEASE)
    mh.getMotor(2).run(Adafruit_MotorHAT.RELEASE)
    mh.getMotor(3).run(Adafruit_MotorHAT.RELEASE)
    mh.getMotor(4).run(Adafruit_MotorHAT.RELEASE)

atexit.register(turnOffMotors)

DC motor 오브젝트 가져오
M1, M2, M3, M4 터미널에 각각1개 씩, 4개의 dc모터 연결 가능하다.

myMotor = mh.getMotor(3)

속도 세팅 (0~255)
모터가 운행중 속도 세팅 변경하면 바로 적용된다.

myMotor.setSpeed(150)

모터 작동/정지
run(direction) 명령어를 사용. 방향은 3가지 중 선택

direction	뜻
Adafruit_MotorHAT.FORWARD	DC motor spins forward
Adafruit_MotorHAT.BACKWARD	DC motor spins forward
Adafruit_MotorHAT.RELEASE	DC motor is 'off', not spinning but will also not hold its place.

```python import time print "Forward! " myMotor.run(Adafruit_MotorHAT.FORWARD)

print "\tSpeed up..." for i in range(255): myMotor.setSpeed(i) time.sleep(0.01)

print "\tSlow down..." for i in reversed(range(255)): myMotor.setSpeed(i) time.sleep(0.01)

print "Backward! " myMotor.run(Adafruit_MotorHAT.BACKWARD)

print "\tSpeed up..." for i in range(255): myMotor.setSpeed(i) time.sleep(0.01)

print "\tSlow down..." for i in reversed(range(255)): myMotor.setSpeed(i) time.sleep(0.01)


## Stepper motor 제어방법
Adafruit Motor HAT는 2개까지 Unipolar 및 Bipolar Stepper Moter를 연결해 제어할 수 있다. Unipolar와 Bipolar는 전선 연결방법만 조금 다를 뿐 (전선 갯수가 다르므로...) 제어방법은 동일하다.
참고: https://learn.adafruit.com/adafruit-dc-and-stepper-motor-hat-for-raspberry-pi/using-stepper-motors

1. 전선작업

 * Unipolar: <br> 전선이 5개, 혹은 6개 나와있을 텐데, 5개라면 그 중 하나가, 6개라면 2개가 GND이다. 나머지 4는 어디서 나오는지 잘 봐서 같은데에서 나오는 것 끼리(같은 코일) 2개씩 짝지어 M1과 M2, 혹은 M3와 M4 터미널에 연결한다. 스텝모터의 데이터시트를 확인하면 어떤 전선끼리 짝인지 더 잘 알 수 있다.

 * BIpolar: <br> 전선이 4개 나와있을 텐데, GND를 비워둔 채, 2개씩 짝지어 M1과 M2, 혹은 M3와 M4 터미널에 연결한다. 스텝모터의 데이터시트를 확인하면 어떤 전선끼리 짝인지 더 잘 알 수 있다.

 ![||600](https://cl.ly/ceed43cf071d/Image%202018-10-02%20at%206.16.22%20PM.png)

2. 모듈 임포트

 ```python
# StepperTest.py
  from Adafruit_MotorHAT import Adafruit_MotorHAT, Adafruit_DCMotor, Adafruit_StepperMotor

 ```
3. motorHat 오브젝트 생성 (i2c address 확인)
```python
mh = Adafruit_MotorHAT(addr=0x60)

스텝모터 오브젝트 가져오기
getStepper(스테퍼모터의 스텝수, 스텝모터가 연결된 포트)로 스텝퍼 오브젝트를 가져온다. M1,M2 터미널로 연결되는 곳이 port1, M3,M4로 연결되는 터미널이 port2이다.

myStepper = mh.getStepper(200, 1)       # 200 steps/rev, motor port #1

1 step 움직이기
oneStep(방향,stepstyle)함수로 1스텝씩 움직인다. ```python myStepper.oneStep(Adafruit_MotorHAT.FORWARD, Adafruit_MotorHAT.SINGLE)

방향은 `Adafruit_MotorHAT.FORWARD` or `Adafruit_MotorHAT.BACKWARD`

 stepstyle 은 4가지 방식이 있다.
 스텝스타일 참고자료: http://www.makewith.co/page/community/post/487

|stepstyle|설명|
|---|---|
|Adafruit_MotorHAT.SINGLE| 가장 기본이 되는 한 단계|
|Adafruit_MotorHAT.DOUBLE| 풀스텝. 싱글스텝과 스텝 간격은 같지만 토크가 크다. |
|Adafruit_MotorHAT.INTERLEAVE| 싱글과 더블 스텝을 교차로 진행. 코일에 전류를 순차적으로 흘려 싱글/더블 스텝의1/2보폭으로 더 정밀하고 토크도 더 큼.|
|Adafruit_MotorHAT.MICROSTEP| 한 스텝을 만드는데 관여하는 2개의 코일(앞,뒤)에 전류량을 순차적으로 증감시켜 미세조정함. 콘트롤러마다 분해능이 다른데, Adafruit motor HAT은 1/8 스텝까지 분해 가능. 즉 1.8°/step의 모터라면 0.225°까지 미세조정 가능. (매우 정밀하지만 토크는 약함)|

6. 여러 스텝 한번에 움직이기
먼저 `setSpeed(rpm)`으로 움직이는 속도를 지정한 후,
`step(스텝수, 방향, stepstyle)`로 움직임. raspberry 는 Arduino 만틈 delay가 정밀하지 않으므로 속도는완전히 정확하지는 않을 수 있다.

 ```Python
  myStepper.setSpeed(30) #rpm

  while (True):
    print("Single coil steps")
    myStepper.step(100, Adafruit_MotorHAT.FORWARD, Adafruit_MotorHAT.SINGLE)
    myStepper.step(100, Adafruit_MotorHAT.BACKWARD, Adafruit_MotorHAT.SINGLE)
    print("Double coil steps")
    myStepper.step(100, Adafruit_MotorHAT.FORWARD, Adafruit_MotorHAT.DOUBLE)
    myStepper.step(100, Adafruit_MotorHAT.BACKWARD, Adafruit_MotorHAT.DOUBLE)
    print("Interleaved coil steps")
    myStepper.step(100, Adafruit_MotorHAT.FORWARD, Adafruit_MotorHAT.INTERLEAVE)
    myStepper.step(100, Adafruit_MotorHAT.BACKWARD, Adafruit_MotorHAT.INTERLEAVE)
    print("Microsteps")
    myStepper.step(100, Adafruit_MotorHAT.FORWARD, Adafruit_MotorHAT.MICROSTEP)
    myStepper.step(100, Adafruit_MotorHAT.BACKWARD, Adafruit_MotorHAT.MICROSTEP)

step()함수로 스텝모터가 움직이는 동안엔 파이선 코드 진행이 중지(blocking)되는데, 2개의 스텝모터가 동시에 작동하도록 하기 위해서는 쓰레드를 사용해야 한다. 예제에 포함된 DualStepperTest.py를 참고하자. 참고: https://learn.adafruit.com/adafruit-dc-and-stepper-motor-hat-for-raspberry-pi/using-stepper-motors

```Python def stepper_worker(stepper, numsteps, direction, style): #print("Steppin!") stepper.step(numsteps, direction, style) #print("Done") # 1번스테퍼 작동 st1 = threading.Thread(target=stepper_worker, args=(myStepper1, numsteps, direction, stepping_style)) st1.start()

# 2번 스테퍼 작동 st2 = threading.Thread(target=stepper_worker, args=(myStepper2, numsteps, direction, stepping_style)) st2.start() `` 스테퍼모터가 작동중인지st1.isAlive()orst2.isAlive()를 사용해 알아볼 수 있다.True는 여전히 작동중임을,False`는 쓰레드가 끝났음을 의미한다.