BTE074 DXSHIELD :: Besttechnology

Dynamixelを制御するためのプログラムを作成する際のライブラリを提供します。Arduino IDEにライブラリをインストールして使用します。
PC版DYNAMIXEL Protocol 1.0^[50]/2.0^[51] Libraryと同様にコントロールテーブルへの読み書きを行うAPIを用意しています。なおAVRではメモリの都合からV1.5から追加されたライブラリは使用できないのと、クラスのインスタンス化の際の引数が以前のバージョンから大幅に変更されている点に注意が必要です。

• ライブラリのダウンロード
  
  • dxlib1.5_for_arduino.zip^[53]
    • 定義の修正を行ったため一部β版との互換性なし
    • Arduino UNO以外も対象とするためにソースからシリアルライブラリに関する記述を削除し、シリアル通信にかかる8つのハンドラを新たに設置
    • Arduino UNOに限って初期化を始め送受信にかかるハンドラをソフトウェアシリアルとハードウェアシリアル用に提供
    • AVRを除くターゲットに適用した場合、PCやARM系マイコン用に提供しているDXLIBに追加されたAPI^[54]が使用可能
      詳細は追って公開
    • 仕様変更に伴うサンプルプログラム修正

• • dxlib1.4_for_arduino.zip^[55]
    • チェックサムの検証を厳密化
    • 新たにReadBlockDataとWriteBlockData関数を追加し、コントロールテーブルの読み出し及び書き込みはこの関数を介するように変更
    • プロトコルV2の例外時(0xFF 0xFF 0xFDの並びでデータが現れた場合に末尾に0xFDを付与)の処理を全ての関数へ適用(一部制約あり)
    • コンパイル時のwarningを抑止
    • 多少サンプルプログラムの構成を変更
    • Win版dxlibからアイテムのアドレスをマクロ定義したヘッダをコピー

• • dxlib1.3_for_arduino.zip^[56]
    • dxlib.cppのハードウェアシリアルポートの初期化不足修正

• • dxlib1.2_for_arduino.zip^[57]
    • 任意のハードウェアシリアルポートへの割り当て対応

• • dxlib1.1_for_arduino.zip^[58]
    • Dynamixel Protocol V.2に対応
    • 低位の送受信関数追加
    • 32bitデータの送受信関数追加
    • アドレスとサイズに関する引数は全て16bitに統一

• • dxlib1.0_for_arduino.zip^[59]
    • 初期リリース

DXLIBのインストールは、ArduinoのIDEの「スケッチ→ライブラリのインクルード→.ZIP形式のライブラリをインストール...」メニューを使用してダウンロードしたZIPファイルを選択するだけです。
インストールが完了すると、ユーザーフォルダ配下に「Arduino/libraries/dxlib」が作られ、ライブラリのソースといくつかのサンプルプログラムがその中に展開されます。詳しくはサンプルプログラムとライブラリのソースを参照して下さい。

DXLIB v1.5以降で使用できるヘッダファイルとAPIは以下の通りです。

• dxlib.h
  DYNAMIXEL Communiation Protocol 1.0^[60]対応デバイスを対象とする場合、dxlib.hをスケッチにインクルードする事でDXLIBクラスが利用できるようになります。dx2lib.hとの共存は想定していません。

  #include <dxlib.h>
  #include "avr_uno_softserial.h"
  const DXLIB::TDXHost_ConfParam param {
    us_init, us_deinit, us_setbaudrate, us_rxpurge, us_putc, us_puts, us_gets, us_flush
  };
  
  DXLIB dxif ((DX2LIB::TDXHost_ConfParam *)&param);
  
  void setup() {
    dxif.begin (57600);
  }

• dx2lib.h
  DYNAMIXEL Communiation Protocol 2.0^[61]対応デバイスを対象とする場合、dx2lib.hをスケッチにインクルードする事でDX2LIBクラスが利用できるようになります。dxlib.hとの共存は想定していません。

  #include <dx2lib.h>
  #include "avr_uno_softserial.h"
  const DX2LIB::TDXHost_ConfParam param {
    us_init, us_deinit, us_setbaudrate, us_rxpurge, us_putc, us_puts, us_gets, us_flush
  };
  
  DX2LIB dxif ((DX2LIB::TDXHost_ConfParam *)&param);
  
  void setup() {
    dxif.begin (57600);
  }

• DXLIB/DX2LIB::TDXHost_ConfParam
  ライブラリv1.5より導入された通信を担う8つの関数のポインタを保持する構造体で、クラスをインスタンス化する際に引数として渡します。
  各メンバーの関数のプロトタイプに合わせた通信処理関数を予め作成しておく必要があります。

  // Assuming HardwareSerial of Arduino UNO
  #include <dx2lib.h>
  
  // Initialize UART
  uint32_t us_init (uint32_t baud) {
    Serial.begin (baud);
    Serial.setTimeout (20);
    return baud;
  }
  
  // Terminate use of UART
  void us_deinit (void) {
    Serial.end();
  }
  
  // Changing the baudrate
  uint32_t us_setbaudrate (uint32_t baud) {
    us_deinit();
    return us_init (baud);
  }
  
  // Purge receive buffer
  void us_rxpurge (void) {
    while (Serial.available()) Serial.read();
  }
  
  // Send one byte
  void us_putc (uint8_t c) {
    Serial.write (c);
  }
  
  // Send specified number of bytes
  void us_puts (const uint8_t *buf, int len) {
    Serial.write (buf, len);
  }
  
  // Receive specified number of bytes (Timeout must be set in advance)
  int us_gets (uint8_t *buf, int len) {
    return Serial.readBytes (buf, len);
  }
  
  // Waiting for transmission completion
  void us_flush (void) {
    Serial.flush();
  }
  
  // Enclose each communication function in a structure
  const DX2LIB::TDXHost_ConfParam param {
    us_init, us_deinit, us_setbaudrate, us_rxpurge, us_putc, us_puts, us_gets, us_flush
  };
  
  DX2LIB dx2 ((DX2LIB::TDXHost_ConfParam *)&param);
  

  なおライブラリに同梱されるサンプルスケッチでは avr_uno_hardserial.h と avr_uno_softserial.h のヘッダファイルにArduino UNOを前提としたこれらの通信処理関数がまとめて記述してあります。
• DXLIB/DX2LIB (const PDXHost_ConfParam param)
  ヘッダファイルに応じてDXLIBないしDX2LIBいずれかのクラスが使用できます。外部で定義したシリアル通信処理部分をまとめた構造体TDXHost_ConfParamを指定した上でオブジェクトを生成できます。

  #include <dx2lib.h>
  // Select SoftwareSerial
  //#include "avr_uno_hardserial.h"
  #include "avr_uno_softserial.h"
  
  const DX2LIB::TDXHost_ConfParam param {
    us_init, us_deinit, us_setbaudrate, us_rxpurge, us_putc, us_puts, us_gets, us_flush
  };
  
  // Instantiate Dynamixel Protocol V.2 Library with the name dxif
  DX2LIB dxif((DX2LIB::TDXHost_ConfParam *)&param);
  

• void DXLIB/DX2LIB::begin (long baud)
  ライブラリを使用可能にします。引数(baud)にはDynamixelに設定されたボーレートを指定します。
  ボーレートの精度や範囲は使用するシリアルポートに依存します。

  // Initialize dxif at 57143bps
  void setup() {
    dxif.begin (57143);
  }

• bool DXLIB/DX2LIB::TxPacket (uint8_t id, uint8_t inst, uint8_t *param, uint16_t len)
  指定されたID(id)・インストラクション(inst)・パラメータ(param)・パラメータ長(len)のインストラクションパケットを送信します。

  // Send ping instruction packet to ID=1
  dxif.TxPacket (1, 0x01, NULL, 0);

• bool DXLIB/DX2LIB::RxPacket (uint8_t *rdata, uint16_t rdatasize, uint8_t *rid, uint16_t *rlen, uint8_t *err)
  ステータスパケットを受信します。成功するとパケット内のパラメータがrdataへコピーされ、そのパラメータのサイズがrlenに返されます。なお、ステータスパケットを受信するのに十分なサイズを確保し、そのポインタをrdataへ、サイズをrdatasizeに指定します。ridにはID、errにはDynamixelのエラーが返ります。

  uint8_t buf[10], id, err;
  uint16_t len;
  // Send ping instruction packet to ID=1
  dxif.TxPacket (1, 0x01, NULL, 0);
  // Receive status packet
  dxif.RxPacket (buf, sizeof (buf), &id, &len, &err)

• bool DXLIB/DX2LIB::ReadBlockData (uint8_t id, uint16_t addr, uint8_t *data, uint16_t len, uint8_t *err)
  指定されたID(id)・アドレス(addr)から8ビットのデータをdataへlenの長さ分読み出します。errにはDynamixelのエラーが返ります。
  なおDX2LIBで4バイト以上を読み出す場合、まずサフィックスが付与された状態でdataへ読み出し、その後に必要に応じてサフィックス削除が行われます。そのため実際に必要なサイズよりも大きめにdataを確保しておく必要があります(最大で1.34倍)。

  // Get Compliance for AX-12 with ID=1
  uint8_t compliance[4];
  dxif.ReadBlockData (1, 26, &compliance, 4, NULL);

• bool DXLIB/DX2LIB::ReadByteData (uint8_t id, uint16_t addr, uint8_t *data, uint8_t *err)
  指定されたID(id)・アドレス(addr)から8ビットのデータをdataへ読み出します。errにはDynamixelのエラーが返ります。

  // Get the status of the LED on AX-12 with ID=1
  uint8_t led;
  dxif.ReadByteData (1, 25, &led, NULL);

• bool DXLIB/DX2LIB::ReadWordData (uint8_t id, uint16_t addr, uint16_t *data, uint8_t *err)
  指定されたID(id)・アドレス(addr)から16ビットのデータをdataへ読み出します。errにはDynamixelのエラーが返ります。

  // Get PresentPosition from AX-12 with ID=1
  uint16_t ppos;
  dxif.ReadWordData (id, 36, &ppos, NULL);

• bool DXLIB/DX2LIB::ReadLongData (uint8_t id, uint16_t addr, uint32_t *data, uint8_t *err)
  指定されたID(id)・アドレス(addr)から32ビットのデータをdataへ読み出します。errにはDynamixelのエラーが返ります。

• bool DXLIB/DX2LIB::WriteBlockData (uint8_t id, uint16_t addr, const uint8_t *data, uint16_t len, uint8_t *err)
  指定されたID(id)・アドレス(addr)・8ビットのデータ(data)・指定バイト数(len)をDynamixelに書き込みます。errにはDynamixelのエラーが返ります。

  // Set Compliance for AX-12 with ID=1
  uint8_t err;
  uint8_t compliance[4] = {1,1,32,32};
  dxif.WriteBlockData (1, 26, &compliance, 4, &err);

• bool DXLIB/DX2LIB::WriteByteData (uint8_t id, uint16_t addr, uint8_t data, uint8_t *err)
  指定されたID(id)・アドレス(addr)・8ビットのデータ(data)をDynamixelに書き込みます。errにはDynamixelのエラーが返ります。

  // Lights up the LED of AX-12 with ID=1
  uint8_t err;
  dxif.WriteByteData (id, 25, 1, &err);

• bool DXLIB/DX2LIB::WriteWordData (uint8_t id, uint16_t addr, uint16_t data, uint8_t *err)
  指定されたID(id)・アドレス(addr)・16ビットのデータ(data)をDynamixelに書き込みます。errにはDynamixelのエラーが返ります。

  // Set GoalPosition of AX-12 with ID=1 to 511
  dxif.WriteWordData (id, 30, 511, NULL);

• bool DXLIB/DX2LIB::WriteLongData (uint8_t id, uint16_t addr, uint32_t data, uint8_t *err)
  指定されたID(id)・アドレス(addr)・32ビットのデータ(data)をDynamixelに書き込みます。errにはDynamixelのエラーが返ります。
• bool DXLIB/DX2LIB::WriteSyncByteData (const uint8_t *pid, uint16_t addr, const uint8_t *pdata, int num)
  指定されたid数(num)分のIDの配列(pid)・アドレス(addr)・8ビットのデータ配列(pdata)をDynamixelに書き込みます。

  // Lights up AX-12 LEDs with ID=1 to 5
  uint8_t ids={1,2,3,4,5};
  uint16_t leds={1,1,1,1,1};
  dxif.WriteSyncByteData (ids, 30, leds, 5);

• bool DXLIB/DX2LIB::WriteSyncWordData (const uint8_t *pid, uint16_t addr, const uint16_t *pdata, int num)
  指定されたid数(num)分のIDの配列(pid)・アドレス(addr)・16ビットのデータ配列(pdata)をDynamixelに書き込みます。

  // Set different GoalPositions for each AX-12 with ID=1-5
  uint8_t ids={1,2,3,4,5};
  uint16_t poss={100,200,300,400,500};
  dxif.WriteSyncWordData (ids, 30, ppos, 5);

• bool DXLIB/DX2LIB::WriteSyncLongData (const uint8_t *pid, uint16_t addr, const uint32_t *pdata, int num)
  指定されたid数(num)分のIDの配列(pid)・アドレス(addr)・32ビットのデータ配列(pdata)をDynamixelに書き込みます。
• bool DXLIB/DX2LIB::Ping (uint8_t id, uint16_t *err)
  指定されたID(id)のDynamixelを検索します。errにはDynamixelのエラーが返ります。
• bool DXLIB/DX2LIB::Reset (uint8_t id, uint16_t *err)
  指定されたID(id)のDynamixelを出荷時状態に戻します。errにはDynamixelのエラーが返ります。

以降のAPIはライブラリv1.5から新設されたAPIで、AVRシリーズを除いたターゲットで使用できます。詳細はこちら^[54]を参照してください。

• int DXLIB/DX2LIB::ScanDevices (uint8_t *ids)
• PDXL_ModelInfo DXLIB/DX2LIB::GetModelInfo (uint8_t id)
• bool DXLIB/DX2LIB::PrintDevicesList (int (*pf) (const char *, ...))
• void DXLIB/DX2LIB::InitDevicesList (void)
• TErrorCode DXLIB/DX2LIB::GetErrorCode (uint8_t id)
• bool DXLIB/DX2LIB::GetHWErrorCode (uint8_t id, uint8_t *hwerr)
• bool DXLIB/DX2LIB::SetDriveMode (uint8_t id, uint8_t mode)
• bool DXLIB/DX2LIB::SetDriveModesEquival (const uint8_t *ids, int num, uint8_t mode)
• bool DXLIB/DX2LIB::SetOperatingMode (uint8_t id, uint8_t mode)
• bool DXLIB/DX2LIB::SetOperatingModesEquival (const uint8_t *ids, int num, uint8_t mode)
• bool DXLIB/DX2LIB::GetOperatingMode (uint8_t id, uint8_t *mode)
• bool DXLIB/DX2LIB::SetLED (uint8_t id, bool en)
• bool DXLIB/DX2LIB::SetTorqueEnable (uint8_t id, bool en)
• bool DXLIB/DX2LIB::SetTorqueEnables (const uint8_t *ids, const bool *ens, int num)
• bool DXLIB/DX2LIB::SetTorqueEnablesEquival (const uint8_t *ids, int num, bool en)
• bool DXLIB/DX2LIB::GetTorqueEnable (uint8_t id, bool *en)
• bool DXLIB/DX2LIB::GetTorqueEnables (const uint8_t *ids, bool *en, int num)
• bool DXLIB/DX2LIB::SetGoalAngle (uint8_t id, double angle)
• bool DXLIB/DX2LIB::SetGoalAngles (const uint8_t *ids, const double *angles, int num)
• bool DXLIB/DX2LIB::GetPresentAngle (uint8_t id, double *angle)
• bool DXLIB/DX2LIB::GetPresentAngles (const uint8_t *ids, double *angles, int num)
• bool DXLIB/DX2LIB::StandStillAngle (uint8_t id)
• bool DXLIB/DX2LIB::StandStillAngles (const uint8_t *ids, int num)
• bool DXLIB/DX2LIB::SetGoalVelocity (uint8_t id, double velocity)
• bool DXLIB/DX2LIB::SetGoalVelocities (const uint8_t *ids, const double *velocities, int num)
• bool DXLIB/DX2LIB::GetPresentVelocity (uint8_t id, double *velocity)
• bool DXLIB/DX2LIB::GetPresentVelocities (const uint8_t *ids, double *velocities, int num)
• bool DXLIB/DX2LIB::SetGoalAngleAndVelocity (uint8_t id, double angle, double velocity)
• bool DXLIB/DX2LIB::SetGoalAnglesAndVelocities (const uint8_t *ids, PAngleVelocity anglevelocity, int num)
• bool DXLIB/DX2LIB::SetGoalAngleAndTime (uint8_t id, double angle, double sec)
• bool DXLIB/DX2LIB::SetGoalAnglesAndTime (const uint8_t *ids, const double *angles, int num, double sec)
• bool DXLIB/DX2LIB::SetGoalAngleAndTime2 (uint8_t id, double angle, double sec)
• bool DXLIB/DX2LIB::SetGoalAnglesAndTime2 (const uint8_t *ids, const double *angles, int num, double sec)
• bool DXLIB/DX2LIB::SetGoalCurrent (uint8_t id, double current)
• bool DXLIB/DX2LIB::SetGoalCurrents (const uint8_t *ids, const double *currents, int num)
• bool DXLIB/DX2LIB::GetPresentCurrent (uint8_t id, double *current)
• bool DXLIB/DX2LIB::GetPresentCurrents (const uint8_t *ids, double *currents, int num)
• bool DXLIB/DX2LIB::SetGoalPWM (uint8_t id, double pwm)
• bool DXLIB/DX2LIB::SetGoalPWMs (const uint8_t *ids, const double *pwms, int num)
• bool DXLIB/DX2LIB::GetPresentPWM (uint8_t id, double *pwm)
• bool DXLIB/DX2LIB::GetPresentPWMs (const uint8_t *ids, double *pwms, int num)