(兩輪小車範例)PWM 訊號來自真實馬達控制板(如 Arduino 或 STM32)

✅ 讓 PWM 訊號來自真實馬達控制板（Arduino / STM32）

要讓 PWM 來自 Arduino 或 STM32，我們需要：

1. 讓 ROS 2 與 Arduino / STM32 通訊（使用 ros2_serial 或 ros2_socketcan）。
2. 讓 Arduino / STM32 接收 cmd_vel 並轉換為 PWM 訊號。
3. 用 ros2_control 讓 cmd_vel 控制馬達。
4. 測試並調整 PWM 轉速輸出。

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📌 1️⃣ 讓 ROS 2 與 Arduino / STM32 通訊

選擇通訊方式

方法	硬體需求	適用情境
USB (Serial)	Arduino / STM32	最簡單
CAN Bus (ros2_socketcan)	STM32（有 CAN 模組）	工業級應用
WiFi (ros2_microros / MQTT)	ESP32 / STM32	無線通訊

這裡我們用 Serial (USB) 作示範，適用於 Arduino 和 STM32。

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✅ 設定 ROS 2 與 Arduino 通訊

安裝 ros2_serial

sudo apt install ros-${ROS_DISTRO}-rosserial-arduino ros-${ROS_DISTRO}-rosserial

在 Arduino 上安裝 ROS 2

1. 下載 Arduino ROS 庫

   cd ~/Arduino/libraries
   git clone https://github.com/ros-drivers/rosserial.git
   

2. 在 Arduino IDE 中開啟 rosserial 範例
   • 選擇 ros_lib 庫，開啟 HelloWorld，確保 Arduino 能與 ROS 通訊。

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📌 2️⃣ Arduino / STM32 轉換 cmd_vel 為 PWM

📜 Arduino 代碼

#include <ros.h>
#include <geometry_msgs/Twist.h>

// 定義 PWM 輸出腳位
#define LEFT_MOTOR_PWM 5
#define RIGHT_MOTOR_PWM 6

ros::NodeHandle nh;

// 設定最大 PWM 值
const int MAX_PWM = 255;

void cmdVelCallback(const geometry_msgs::Twist& msg) {
    float linear = msg.linear.x;  // 直線速度
    float angular = msg.angular.z; // 旋轉速度

    // 轉換成 PWM 值
    int left_pwm = constrain((linear - angular) * MAX_PWM, -MAX_PWM, MAX_PWM);
    int right_pwm = constrain((linear + angular) * MAX_PWM, -MAX_PWM, MAX_PWM);

    // 設定 PWM 輸出
    analogWrite(LEFT_MOTOR_PWM, abs(left_pwm));
    analogWrite(RIGHT_MOTOR_PWM, abs(right_pwm));

    // 設定方向 (簡單 H 橋控制)
    digitalWrite(4, left_pwm > 0);
    digitalWrite(7, right_pwm > 0);
}

ros::Subscriber<geometry_msgs::Twist> sub("cmd_vel", cmdVelCallback);

void setup() {
    nh.initNode();
    nh.subscribe(sub);
    pinMode(LEFT_MOTOR_PWM, OUTPUT);
    pinMode(RIGHT_MOTOR_PWM, OUTPUT);
    pinMode(4, OUTPUT); // 左馬達方向
    pinMode(7, OUTPUT); // 右馬達方向
}

void loop() {
    nh.spinOnce();
    delay(10);
}

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📌 3️⃣ 設定 ros2_control

📜 ros2_control.yaml 設定

controller_manager:
  ros__parameters:
    update_rate: 100

    joint_state_broadcaster:
      type: joint_state_broadcaster/JointStateBroadcaster

    diff_drive_controller:
      type: diff_drive_controller/DiffDriveController

diff_drive_controller:
  ros__parameters:
    left_wheel_names: ["left_wheel_hinge"]
    right_wheel_names: ["right_wheel_hinge"]
    publish_rate: 50
    base_frame_id: "chassis"
    wheel_separation: 0.3
    wheel_radius: 0.1
    use_stamped_vel: false

    open_loop: false
    velocity_command_interface: "velocity"

    linear:
      x:
        has_velocity_limits: true
        max_velocity: 1.0
        has_acceleration_limits: true
        max_acceleration: 1.5
    angular:
      z:
        has_velocity_limits: true
        max_velocity: 2.0
        has_acceleration_limits: true
        max_acceleration: 2.5

這讓 Gazebo 的 cmd_vel 直接發送給 Arduino / STM32。

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📌 4️⃣ 啟動 ROS 2 並測試

✅ 啟動 Arduino Serial 通訊

ros2 run rosserial_python serial_node.py /dev/ttyUSB0 _baud:=57600

/dev/ttyUSB0 是 Arduino / STM32 的 USB 端口。

✅ 啟動 Gazebo

ros2 launch gazebo_ros gazebo.launch.py

✅ 啟動 ros2_control

ros2 control load_controller --set-state start joint_state_broadcaster
ros2 control load_controller --set-state start diff_drive_controller

✅ 測試 cmd_vel

ros2 topic pub /cmd_vel geometry_msgs/msg/Twist "{linear: {x: 0.5}, angular: {z: 0.0}}"

• 這會讓 Arduino 讀取速度，並轉換成 PWM 訊號。

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🚀 你還需要什麼？

1. 要把 PWM 訊號轉成 RPM 反饋回 ROS 2？
2. 要讓 STM32 透過 CAN Bus 接收 cmd_vel？
3. 要測試 PID 控制，讓 PWM 更穩定？