<think>好的，用户的问题是关于使用ESP32开发板配合PCA9685控制舵机，并通过游戏手柄控制六轴机械臂。需要详细的MicroPython代码，以及所需的库文件和硬件连接说明。首先，我需要明确用户的需求：用Thonny上传代码到ESP32，控制6个舵机（4个180度，2个360度），使用锂电池和LM2596降压，同时通过USB连接的游戏手柄控制。
首先，硬件方面，ESP32通过I2C连接PCA9685，PCA9685驱动舵机。LM2596用于将锂电池电压降到适合ESP32和舵机的电压。注意舵机电压是否匹配，可能需要额外电源。360度舵机实际上是连续旋转舵机，控制方式与普通舵机不同，需调整PWM占空比来控制速度和方向，而不是角度。
接下来是软件部分。用户使用MicroPython，需要PCA9685的驱动库。常见的adafruit_pca9685库可能不兼容，需改用MicroPython兼容的版本，比如使用micropython-pca9685库或者自己编写驱动。此外，需要读取游戏手柄的输入，可能需要使用pygame库在电脑端运行，或者ESP32直接读取USB HID设备。但考虑到ESP32可能无法直接处理复杂的USB主机功能，更可行的方案是电脑运行Python脚本读取手柄输入，然后通过串口发送指令到ESP32，ESP32解析指令并控制舵机。
因此，系统架构分为两部分：电脑端处理手柄输入并通过串口发送指令，ESP32接收指令并控制PCA9685。这样代码需要两个部分：电脑端的pygame脚本和ESP32的MicroPython代码。
需要确认用户是否希望在ESP32上直接读取手柄，但考虑到复杂性和兼容性，分体式设计更现实。因此，代码需要分为两个部分。但用户要求所有代码上传到ESP32，可能误解了可行性。需要澄清：ESP32作为从设备，接收来自电脑的指令，而电脑运行处理手柄的代码。或者，如果使用ESP32的蓝牙/WiFi功能，可能直接连接手柄，但需要相应的协议支持，这可能比较复杂。
综合考虑，采用电脑端处理手柄输入，通过USB串口发送指令到ESP32的方案更可行。因此，用户需要在电脑上运行一个Python脚本（使用pygame读取手柄输入），并通过串口发送控制命令到ESP32，ESP32上的MicroPython代码接收并解析这些命令，进而控制PCA9685驱动舵机。
接下来，需要编写代码。ESP32部分需要初始化I2C和PCA9685，设置舵机频率（通常50Hz），并映射角度或速度到PWM占空比。对于180度舵机，角度对应脉冲宽度500-2500微秒；360度舵机，脉冲宽度控制速度和方向，例如1500停止，1300反转，1700正转。
库方面，使用MicroPython的machine库的I2C和Pin模块，以及PCA9685的驱动。可能需要自定义PCA9685驱动，或者使用现有的MicroPython兼容库，例如从GitHub获取。
然后，编写ESP32的主循环，不断读取串口输入，解析指令，设置各个舵机的PWM值。同时，处理可能的异常，比如串口数据格式错误。
电脑端脚本需要使用pygame读取手柄的轴和按钮，将输入转换为舵机控制指令，通过串口发送。例如，手柄的摇杆控制某个舵机的角度或速度。
最后，用户需要安装必要的库：在ESP32上，需要pca9685.py驱动库；在电脑端，需要pygame和pyserial。
可能的问题包括：PCA9685的地址是否正确，I2C引脚是否正确连接（ESP32的默认I2C引脚是21和22），舵机接线是否正确，电源是否足够，以及手柄的轴和按钮映射是否正确。
总结步骤：
1. 连接硬件，确保PCA9685正确连接到ESP32的I2C，舵机连接到PCA9685的PWM通道，电源稳定。
2. 在ESP32上安装MicroPython固件。
3. 上传PCA9685的MicroPython驱动库到ESP32。
4. 编写ESP32的主程序，处理串口指令并控制舵机。
5. 在电脑上安装pygame和pyserial，编写脚本读取手柄并发送指令。
6. 测试各部分功能，调试可能出现的问题。
现在，需要将上述思考转化为具体的代码和步骤说明，确保用户能够按照指导进行操作，并处理可能的问题。</think>以下是实现该项目的详细步骤和代码：
1. 硬件连接：
- ESP32 ↔ PCA9685：SDA(GPIO21), SCL(GPIO22), VCC(5V), GND
- PCA9685 ↔ 舵机：舵机信号线接PWM0-PWM5通道
- 锂电池 → LM2596 → 输出5V → 给PCA9685和舵机供电
- ESP32单独供电（建议）
2. 需要上传到ESP32的文件：
- `pca9685.py` (MicroPython兼容驱动)
- `main.py` (主程序)
```python
# pca9685.py (MicroPython驱动)
from machine import I2C
class PCA9685:
def __init__(self, i2c, address=0x40):
self.i2c = i2c
self.address = address
self.reset()
def reset(self):
self.write(0x00, 0x00) # Mode1 register
def freq(self, freq=None):
if freq is None:
return int(25000000 / (4096 * (self.read(0xFE) - 0.5)))
prescale = int(25000000 / (4096 * freq)) - 1
old_mode = self.read(0x00)
self.write(0x00, (old_mode & 0x7F) | 0x10)
self.write(0xFE, prescale)
self.write(0x00, old_mode)
def pwm(self, index, on=0, off=0):
self.write(0x06 + 4 * index, on & 0xFF)
self.write(0x07 + 4 * index, on >> 8)
self.write(0x08 + 4 * index, off & 0xFF)
self.write(0x09 + 4 * index, off >> 8)
def write(self, address, value):
self.i2c.writeto_mem(self.address, address, bytearray([value]))
def read(self, address):
return self.i2c.readfrom_mem(self.address, address, 1)[0]
```
```python
# main.py (ESP32主程序)
from machine import Pin, I2C, UART
from pca9685 import PCA9685
import time
# 初始化I2C和PCA9685
i2c = I2C(0, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=400000)
pca = PCA9685(i2c)
pca.freq(50) # 舵机PWM频率
# 舵机通道映射
servo_channels = {
0: 0, # 关节1 (180度)
1: 1, # 关节2 (180度)
2: 2, # 关节3 (180度)
3: 3, # 夹爪 (180度)
4: 4, # 旋转关节1 (360度)
5: 5 # 旋转关节2 (360度)
}
def set_angle(channel, angle):
pulse = int(angle * (2500 - 500) / 180 + 500) # 500-2500us
set_pwm(channel, pulse)
def set_speed(channel, speed): # 用于360度舵机
pulse = 1500 + speed * 400 # 1100-1900us
set_pwm(channel, pulse)
def set_pwm(channel, pulse_us):
period = 20000 # 20ms
duty = int(pulse_us * 4096 / period)
pca.pwm(channel, 0, duty)
# UART初始化
uart = UART(1, baudrate=115200, tx=17, rx=16)
while True:
if uart.any():
data = uart.readline().decode().strip()
try:
cmd = data.split(':')
if len(cmd) == 3:
servo_type = cmd[0] # 'A'角度舵机/'S'速度舵机
channel = int(cmd[1])
value = float(cmd[2])
if servo_type == 'A' and 0 <= value <= 180:
set_angle(servo_channels[channel], value)
elif servo_type == 'S' and -1 <= value <= 1:
set_speed(servo_channels[channel], value)
except Exception as e:
print("Error:", e)
```
3. 电脑端控制程序（使用PyGame）：
```python
# gamepad_control.py (电脑端运行)
import pygame
import serial
import time
# 初始化PyGame
pygame.init()
j = pygame.joystick.Joystick(0)
j.init()
# 串口配置
ser = serial.Serial('COM3', 115200) # 修改为ESP32的串口号
# 摇杆死区处理
DEADZONE = 0.1
# 舵机映射配置
controls = {
'axes': {
0: ('S', 4, 1.0), # 左摇杆X轴 → 旋转舵机4
1: ('S', 5, 1.0), # 左摇杆Y轴 → 旋转舵机5
2: ('A', 0, 90), # 右摇杆X轴 → 关节1
3: ('A', 1, 90) # 右摇杆Y轴 → 关节2
},
'buttons': {
0: ('A', 2, 0), # A按钮 → 关节3归零
1: ('A', 3, 180) # B按钮 → 夹爪全开
}
}
try:
while True:
pygame.event.pump()
# 处理摇杆输入
for axis in controls['axes']:
a_type, channel, scale = controls['axes'][axis]
value = j.get_axis(axis)
if abs(value) < DEADZONE:
continue
if a_type == 'A':
angle = (value * scale) + 90
cmd = f"{a_type}:{channel}:{angle:.1f}"
elif a_type == 'S':
cmd = f"{a_type}:{channel}:{value:.2f}"
ser.write(cmd.encode() + b'\n')
# 处理按钮输入
for btn in controls['buttons']:
if j.get_button(btn):
a_type, channel, value = controls['buttons'][btn]
cmd = f"{a_type}:{channel}:{value}"
ser.write(cmd.encode() + b'\n')
time.sleep(0.05)
except KeyboardInterrupt:
j.quit()
ser.close()
```
使用步骤：
1. 将`pca9685.py`和`main.py`上传到ESP32
2. 安装电脑端依赖：`pip install pygame pyserial`
3. 运行电脑端程序：`python gamepad_control.py`
所需库：
- ESP32端：仅需自带machine库
- 电脑端：pygame（手柄输入）、pyserial（串口通信）
扫一扫
2万+
被折叠的 条评论
为什么被折叠?
到【灌水乐园】发言
