Objectif
Pour le pendule de Furuta, mesurer les positions angulaire des 2 axes est très important. Pour obtenir des mesures efficace des capteurs optiques, nous faisons le choix de réaliser un contrôleur avec un microcontrôleur esp32.
Dépôt
Url github du dépôt
Le projet est compatible avec les 2 IDE :
Features
Contrôle actuellement 2 capteurs
Enregistre les périodes entre chaque événement en µs.
Conserve une liste des périodes dont la taille est paramétrable.
Communique les positions et vitesse via SPI avec un master.
Vérification de l'intégrité des messages SPI avec CRC16.
Tests
Construction d'un simulateur pour faire des tests :
1 Version tout intégré contrôleur + simulateur sur le même ESP32.
1 Version installé sur 2 ESP32 pour réaliser les tests de communication SPI et décorréler le code du simulateur et les interruptions du contrôleur.
Limitations:
Documentation de la communication SPI
Version initiale
La version initiale de la communication nécessite 2 dialogues SPI pour récupérer les informations du contrôleur :
Le master envoie une commande "Timing" pour que le contrôleur prenne une "photo instantanée" des capteurs et construise la payload à envoyer.
Le master attend un minimum de 100 µs pour que le contrôleur puisse construire la payload.
Le master envoie une commande "Read" pour recevoir les données des capteurs.
Commande
La commande timing comporte 4 Octets :
2 Octets CRC16 (CRC16 xmodem calculé sur les 2 octets suivants)
1 Octet "Marker" (valeur = 0 - 255)
1 Octet "Commande" (valeur = 5 pour "Timing" ; 42 pour "Read")
Ces 4 octets sont répétés 11 fois afin d'augmenter la probabilité que le contrôleur reçoive un message non corrompu.
Le marker reçu par le contrôleur sera retourné par le contrôleur dans la payload. De sorte que le master peut vérifier que la payload reçu correspond à sa dernière commande de timing.
Payload
La payload comporte 50 Octets :
2 Octets CRC16 (CRC16 xmodem calculé sur les 2 octets suivants)
1 Octet "Marker" (valeur = 0 - 255)
1 Octet "Header" (non utilisé pour le moment)
2 Octets position capteur 1 (entier non signé sur 16 bits)
2 Octets position capteur 2 (entier non signé sur 16 bits)
2 Octets periode0 capteur 1 (entier non signé sur 16 bits)
2 Octets periode2 capteur 1 (entier non signé sur 16 bits)
...
2 Octets periode9 capteur 1 (entier non signé sur 16 bits)
2 Octets periode0 capteur 2 (entier non signé sur 16 bits)
2 Octets periode2 capteur 2 (entier non signé sur 16 bits)
...
2 Octets periode9 capteur 2 (entier non signé sur 16 bits)
2 Octets temps de construction de la payload (en 10zaine de µs)
Pour 2 capteurs avec 10 périodes par capteur, la payload mesure 4 + 2 x (2 + 2 x 10) + 2 = 50 Octets.
Le hash CRC16 est calculé sur les Octets 2 à 47. (Les octets 0-1 sont le CRC16 lui meme, les 2 derniers octets 48-49 ne sont pas utilisés).
Version "API"
Quelques modification sont introduites pour la version API puisque le nombre de Capteurs et de Périodes est paramétrable.
Seule la payload est modifiée.
Payload
La payload comporte un nombre d'octets variable, fonction du nombre de capteur et du nombre de périodes stoquées par capteur :
2 Octets CRC16 (CRC16 xmodem calculé sur les 2 octets suivants)
1 Octet "Marker" (valeur = 0 - 255)
1 Octet "Header" (non utilisé pour le moment)
2 Octets position capteur 1 (entier non signé sur 16 bits)
2 Octets periode1 capteur 1 (entier non signé sur 16 bits)
2 Octets periode2 capteur 1 (entier non signé sur 16 bits)
...
2 Octets periodeN capteur 1 (entier non signé sur 16 bits)
2 Octets position capteur 2 (entier non signé sur 16 bits)
2 Octets periode1 capteur 2 (entier non signé sur 16 bits)
2 Octets periode2 capteur 2 (entier non signé sur 16 bits)
...
2 Octets periodeN capteur 2 (entier non signé sur 16 bits)
2 Octets temps de construction de la payload (en 10zaine de µs)
Pour 2 capteurs avec 10 périodes par capteur, la payload mesure 4 + 2 x (2 + 2 x 10) + 2 = 50 Octets.
Le hash CRC16 est calculé sur tous les Octets exceptés les 2 premiers et les 2 derniers. (Les 2 premiers octets sont le CRC16 lui même, Les 2 derniers octets ne sont pas utilisés, car ils contiennent le temps de construction de la payload, calcul du CRC16 compris).
Qu'est-ce qui fonctionne
Le comptage des événements
Le calcul de la position
Le paramétrage du nombre de points
L'activation/désactivation du mode quadrature
Le calcul des périodes
Le stockage des périodes
La communication SPI
Le calcul des hash CRC16 en utilisant la variante xmodem
API pour utiliser la lib (begin, ...)
Le mode avec ou sans quadrature
Qu'est-ce qui reste à faire
Améliorer la performance des interruptions en rendant static le mode utilisé (quadrature ou non).
Simplifier si possible la commande SPI de timing du controller, en utilisant la pin d'activation (SS) du SPI si possible.
Allumer la led si la position est éloignée du 0 lors de l'event index.
Ajouter une commande pour définir un offset par rapport au 0.
Ajouter un paramétrage pour définir la valeur minimum retourné.
Ajouter un paramétrage pour définir le nombre de tour positif et négatif à retourner.