任务介绍

题目要求：设计一款多舵机驱动模块

1. 设计一款多舵机驱动模块，可驱动至少两个10kg/cm扭矩舵机
2. 板卡尺寸：小于60mmx40mm
3. 包含信号：信号输出口，电源接口、GND
4. 主要器件：需在DigiKey官网上有货且正常售卖

请注意：PCB设计工具需用KiCad（官方邮件赠送了课程），或最终提交的文件需是KiCad文件，详见大赛主页阶段1要求和项目提交内容。

模块介绍

根据任务要求本次我选用的是PCA9685PW,118芯片设计了一款多舵机驱动模块，此模块可驱动至少两个10kg/cm扭矩舵机。

PCA9685PW,118芯片DigiKey链接：https://www.digikey.cn/zh/products/detail/nxp-usa-inc/PCA9685PW-118/2034325

PCA9685是一款由NXP半导体公司设计的16通道12位PWM控制器。它通过I2C接口与主控芯片通信，能够独立控制多达16个舵机或LED。由于PCA9685内部集成了25MHz的振荡器，它能够生成稳定的PWM信号，使得舵机或LED的控制变得更加精准和灵活。

PCA9685通常用于机器人、无人机、智能家居等需要多路PWM控制的场景。与STM32等单片机结合使用时，可以大大减少PWM通道的占用，使得主控芯片的资源更加充足。

I2c通信，只需要几根i2c线就可以控制16路pwm，周期和占空比都可控。
可以多个模块级联。
可控制16路通道的四种工作模式：关、开、pwm、可变pwm。
精度是12位：

驱动方式可以选择开漏输出或推挽输出。

原理图和PCB模块介绍

原理图

PCB

3D效果图

模块主要性能指标和管脚定义

主要性能指标

1、电压

数字电路电压范围可接受3.3和5v电平。
此外还有一个v+引脚，这个引脚是给舵机供电用的，可以接稍微高一点的电压。

2、i2c地址

有6个地址控制脚，通过这些引脚可以控制设备的i2c地址。
7位的I2C地址为：0x40 + A5:A0，A5到A0如果不做任何处理的话是0，想要把哪一位置1就把那个引脚焊到一起。
另外用i2cdetect检测出还有一个0x70地址一直存在，这是一个通用地址，可以给所有从机下达指令。

3、使能脚

模块有一个OE反使能脚，这个引脚低电平使能，不接的话模块内部默认已经接地使能了，所以正常使用可以不接。

PCA9685的核心功能是生成PWM信号。PWM信号的频率和占空比决定了舵机的角度或LED的亮度。PCA9685通过I2C接口接收主控芯片的命令，然后根据预设的频率和占空比生成PWM信号。

1. 时钟与频率

PCA9685内置25MHz振荡器作为时钟源，PWM信号的频率通过配置PRE_SCALE寄存器来设置。PWM的频率计算公式如下：

其中4096是定时器12位分辨率的最大计数值。通过调节PRE_SCALE值，可以设定从24Hz到1526Hz的PWM频率。

2. PWM信号生成

PCA9685使用12位分辨率来生成PWM信号。每个通道的PWM信号通过两个寄存器设置：on和off。on寄存器决定PWM信号开始的时间点，而off寄存器决定PWM信号结束的时间点。通过设置这两个值，可以精确控制每个通道的PWM占空比，从而控制舵机的转角或LED的亮度。

管脚定义

各个模块的分析：

eZ-PLM上新建物料和项目的截图

使用了eZ-PLM系统上传了自己的工程文件，方便保存记录各个版本，也可随时查阅，系统里查阅不到的物料也支持手动添加。

物料添加展示图

项目详情图

心得体会

本次的模块为一款多舵机驱动模块，一共有十六路可以驱动16个10kg/cm扭矩舵机，最后希望自己的技术越来越好！