最近买了个小型舵机云台模块来玩，淘宝上卖这个的挺多的，一般三四十块钱，很多还卖配套的摄像头。说是云台，其实就是用两个舵机结合固定板做的支撑模块，两个舵机分别控制左右和上下的转动。

首先了解一下舵机的基本原理和工作过程（参考https://wenku.baidu.com/view/09ea6dd46bd97f192379e9b6.html?from=search）。

淘宝上卖的小舵机基本都是SG90，因此下面的相关数据都是针对SG90的。舵机就是可以自由指定转角的伺服马达，它有三根引出的线，红线是电源线，可以接5V输入；棕线是地线；橙线是信号线，也是我们唯一需要输入控制信号的线。在舵机内部，有一个周期20ms，脉宽1.5ms的基准脉冲，它对应于一个基准电压 V0 V 0 ；为了控制舵机，我们给信号线输入一个周期也为20ms，一定占空比的控制脉冲，这个脉冲经过调制芯片的处理成为一个偏置电压 V V ，舵机内部首先通过比较ΔV=V−V0ΔV=V−V0 的正负来进行正相或反相转动，同时舵机内部带有平衡电位器，内部齿轮转动的同时会带动电位器变化，电位器会逐渐减小电压差 ΔV Δ V ，当电机转到指定角度时 ΔV Δ V 刚好为0，舵机停止转动。所以归结起来，要控制舵机转到指定角度，就给它输入指定占空比的脉冲波。

舵机的转角范围是0-180度，我们输入周期为20ms的脉冲，其脉宽、相应占空比和舵机转角之间的关系可以用下表表示。

在上表的基础上，我们需要计算一些关键参数。 根据上表，如果我们要使舵机转到指定的角度 θ(0≤θ≤180) θ ( 0 ≤ θ ≤ 180 ) ，则需要输入的脉冲占空比为： D=2.5+θ180×(12.5−2.5)=2.5+θ180×10 D = 2.5 + θ 180 × ( 12.5 − 2.5 ) = 2.5 + θ 180 × 10

舵机转动需要一定时间，给它发指令应避免引起冲突。舵机的转速大概为0.2秒每60度，即 0.003s/° 0.003 s / ° 。而舵机的精度为 180°1024≈0.18° 180 ° 1024 ≈ 0.18 ° ，对应的脉冲占空比精度为 12.5−2.51024≈0.01 12.5 − 2.5 1024 ≈ 0.01 ，因此，在步进转动内（即每次转0.18°，后面直接取0.2°），给舵机发的指令间隔时间不应该低于 0.2×0.003=0.0006s 0.2 × 0.003 = 0.0006 s ，舍入一下即0.001s。而如果我们是任意指定转角，那么两次指令的间隔时间则应该长于 180×0.260=0.4s 180 × 0.2 60 = 0.4 s ，这是从0度转到180度的时间（当然可以根据比例关系精确计算两次指令的理论间隔时间，不过直接用0.4s就够了）。

此外，由于舵机上配套的固定板结构问题，可能舵机并不能完全从0转到180，比如我买的云台，下面控制水平转动的舵机可以自由180度转动，但上面控制垂直转动的舵机只能在90到180度转动，否则会被卡住。因此为了防止舵机损坏，需要注意舵机的转动范围，这个也需要在程序中体现。

在树莓派中写python程序控制舵机。因为要给舵机输入脉冲波，需要使用RPi.GPIO库中的PWM方法，大概的GPIO控制逻辑可以由下面的代码表示：

为了使舵机云台模块化，设计类来封装GPIO操作。Rotation类表示的是单个的舵机，封装了所有的GPIO操作；而Steering类则表示云台，它包含两个Rotation对象。Rotation类的代码，里面专门区分了步进转动和指定转动：