ODrive踩坑（四）AS5047P-SPI绝对值磁编码器，不需每次上电校准无刷电机，直接上电可用_绝对值码盘测量芯片

前几篇介绍了ODrive在Windows下的使用环境搭建，以及TLE5012B、AS5047P的ABI配置。

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ODrive踩坑（一）windows下使用环境的搭建，odrivetool及USB驱动的安装

ODrive踩坑（二）3508电机和TLE5012B磁编码器参数配置、校准、位置闭环模式转动电机（TLE5012B - ABI）

ODrive踩坑（三）AS5047P磁编码器的ABI接口

ODrive踩坑（四）AS5047P-SPI绝对值磁编码器，不需每次上电校准无刷电机，直接上电可用

ODrive踩坑（五）驱动云台电机、低齿槽转矩电机实现高精度定位

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苦于使用 ABI编码器，每次上电都要编码器校准，电机左转一圈再右转一圈。浪费时间不说，运动过程还可能导致工件误触，导致上电意外。如果想要设备上电不经过编码器校准，通电后直接就能用，可能要用到 SPI绝对值编码器。

ODrive 支持两种类型的 SPI绝对值编码器：

• CUI 协议：兼容 AMT23xx 系列 (AMT232A, AMT232B, AMT233A, AMT233B)。
• AMS 协议：兼容 AS5047P 和 AS5048A。

（注意：ODrive 并不支持 TLE5012B 的SPI接口，仅能使用它的 ABI）

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1、ODrive连接AS5047P，电机安装

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  为了方便测试 AS5047P-SPI绝对值编码器，也便于扩展不同的电机，就有了下面这块万能转接板，支持 2208、2212、3508、5008、6010、6374、42步进、57步进 等不同电机的定位安装。

  图中AS5047P转接板购买链接，我的淘宝小店：AS5047P SPI磁编码器 3206云台无刷电机 带径向磁铁 Odrive电机

  店铺详情内有安装孔位、原理图、教程、资料，手机端可能因没做适配看不到，建议用电脑打开。

  将电机与磁编码器正确安装，强磁与AS5047P芯片的间距不建议超过 3mm。手册中建议值为 0.5~3mm。

电机的型号与第（二）章的不同，但极对数还是 7对，其他参数也基本一致。
测试使用与 DJI3508相同的 PID参数，控制效果竟比原来要好不少。

连接 SPI接口，SCK、MISO、MOSI 一一对应，CS插到 ODrive 的4脚。

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2、ODrive连接电脑，进行电机校准前的配置

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将系统上电，ODrive连接电脑。

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2.1、恢复出厂配置

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# 恢复出厂配置
odrv0.erase_configuration()
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2.2、配置主板参数

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• 限制参数主要用于保护主板、电机不会受损，包括最大电流、保护电压等参数。
• 根据自己适配的电机，酌情调整大小。

# 配置AUX接口上的制动电阻值（常见的为0.47、2.0Ω），如没接则配置为0
odrv0.config.brake_resistance = 0

# 配置低压保护阈值（V）
odrv0.config.dc_bus_undervoltage_trip_level = 8.0

# 配置高压保护阈值（V）
odrv0.config.dc_bus_overvoltage_trip_level = 56.0

# 配置过流保护阈值（A）
odrv0.config.dc_max_positive_current = 50.0

# 配置反向电流阈值（电机制动产生的反向电流）（A）
odrv0.config.dc_max_negative_current = -5.0

# 配置回充电流值（根据供电电池的参数配置，开关电源供电配置为0）（A）
odrv0.config.max_regen_current = 0

# 保存参数
odrv0.save_configuration()
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2.3、配置电机参数

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# 配置电机0极对数，根据博客开篇的介绍，自己去数磁极个数，然后/2
odrv0.axis0.motor.config.pole_pairs = 7

# 配置电机0的限制电流（A）
odrv0.axis0.motor.config.current_lim = 35

# 配置电机0的电流采样阈值（A）
odrv0.axis0.motor.config.requested_current_range = 60

# 配置电机0校准时的电流阈值（根据自己电机的负载状况酌情配置）（A）
odrv0.axis0.motor.config.calibration_current = 10

# 配置电机0类型。
# 目前支持两种电机：大电流电机（MOTOR_TYPE_HIGH_CURRENT）和云台电机（MOTOR_TYPE_GIMBAL）
odrv0.axis0.motor.config.motor_type = MOTOR_TYPE_HIGH_CURRENT

# 保存参数
odrv0.save_configuration()
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2.4、配置编码器参数

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# 配置电机0编码器类型。ENCODER_MODE_INCREMENTAL 使用的是ABI正交（增量）编码器。
# 值 ENCODER_MODE_SPI_ABS_AMS 使用AMS磁编码器-AS5047/AS5048。
odrv0.axis0.encoder.config.mode = ENCODER_MODE_SPI_ABS_AMS

# 设置CSn片选的引脚，ODrive J3接口GPIO3-8任选一个作为CS，这里我使用GPIO4
odrv0.axis0.encoder.config.abs_spi_cs_gpio_pin = 4

# 配置电机0编码器CPR（每转一圈，编码器的计数），AS5047P的最大分辨率为14位
odrv0.axis0.encoder.config.cpr = 2**14

# 编码器带宽设置，CPR值越高带宽设置的也越高
odrv0.axis0.encoder.config.bandwidth = 3000

# 编码器精度，类型为 [float]，单位为 [圆周角度∠] （这个值可以适当的大一些，避免环境干扰）
# 电机实际转动角度和开环移动距离之间允许的最大误差，超过此误差将报错ERROR_CPR_OUT_OF_RANGE。
odrv0.axis0.encoder.config.calib_range = 10

# 保存参数
odrv0.save_configuration()
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如果因编码器精度误差，而导致失步，会使 ODrive 报错不运行。

建议将odrv0.axis0.encoder.config.calib_range调大，尤其是磁编码器，避免因环境干扰出现误差。（AS5047P的手册对器件的精度描述为±0.1°，故odrv0.axis0.encoder.config.calib_range的值最小不能小于0.1）

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2.5、配置控制器参数（位置闭环模式、配置PID参数）

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# 配置电机0控制模式，为位置闭环控制
odrv0.axis0.controller.config.control_mode = CONTROL_MODE_POSITION_CONTROL

# 配置电机0最大转速（转/秒）（电机kv值 * 电压 / 60）
odrv0.axis0.controller.config.vel_limit = 120

# 配置位置环增益：20
odrv0.axis0.controller.config.pos_gain = 20

# 配置速度环增益：0.05
odrv0.axis0.controller.config.vel_gain = 0.05

# 配置积分增益：0.02
odrv0.axis0.controller.config.vel_integrator_gain = 0.02

# 配置输入模式为：梯形轨迹模式
odrv0.axis0.controller.config.input_mode = INPUT_MODE_TRAP_TRAJ

# 配置梯形模式下的电机转速阈值（转/秒）
odrv0.axis0.trap_traj.config.vel_limit = 50

# 配置梯形运动模式下的加速加速度
# 数值大小影响动作跟随效果，大则跟随快；小则跟随慢。
odrv0.axis0.trap_traj.config.accel_limit = 10

# 配置梯形运动模式下的减速加速度
# 数值大小影响动作跟随效果，大则跟随快；小则跟随慢。
odrv0.axis0.trap_traj.config.decel_limit = 10

# 保存参数
odrv0.save_configuration()

# 重启驱动器
odrv0.reboot()
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上述配置完成后，会重启控制器，留意最后一条指令。

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三、电机和编码器校准

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使用 AS5047-SPI绝对值磁编码器 最大的好处，就是可以不用上电后运动校准。只要校准过一次，以后便可直接上电使用，缩短了上电到正常工作的时间，也避免了校准过程对驱动部件的影响。

注意：以下操作请务必按照规定的顺序执行，不然很容易造成校准后电机不能进入闭环，或者电机在重新启动后不能自动进入闭环。AS5047P-SPI磁编码器最难配置，也最容易出错的地方就在校准的步骤，其中试验了好几十次，基本是差了几步顺序就会导致重启后不能正常进入闭环。请务必按照以下操作进行！！！

注意：如有重启后不能自动进入闭环、或者电机参数校准出错 的现象，请断电重启后重试。我的设备有时必须断电重启才可用，reboot命令的重启不管用。（用odrv0.axis0.error查询是否出错）

下面三种配置方法，建议依次顺序试验一次。可以只选择一种进行设置，但按顺序来一般不会有错。

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3.1 每次上电后都自动校准编码器 的配置方法

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这种方式的运行现象与 ABI接口的一致，每次上电后都自动左转一圈右转一圈，自动进行编码器校准。

# 进行电机参数校准（运行后电机会发出哔~的一声）
odrv0.axis0.requested_state = AXIS_STATE_MOTOR_CALIBRATION

# 设置电机预校准。（不用每次上电都哔~的一声）
# 驱动器会将本次校准值保存，避免上电启动后自动校准，以加快启动速度。
odrv0.axis0.motor.config.pre_calibrated = True

# 进行编码器校准（运行后，电机会正转一圈再反转一圈）
odrv0.axis0.requested_state = AXIS_STATE_ENCODER_OFFSET_CALIBRATION

# 查看错误，如果为0，则为无错。否则请断电后重启，重试校准。
odrv0.axis0.error
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如校准的第一步无反应，建议先断电重启后重试。

如断电重启后校准仍无效，用 odrv0.axis0.encoder.shadow_count 来测试 AS5047P-SPI磁编码器 是否可以正确读数，如读值始终为0，则说明AS5047P硬件故障或者连线有误，不能进行后续的校准操作。（磁编码器容易配置失败，大多数都是这个问题，读不到值，一直为0）

注意：上面的配置 没有保存参数，有保存参数会让后面的闭环无法运行，不清楚什么原因。下面继续。

之后进入闭环模式，电机会保持位置，用手扭动电机，电机会产生反抗并回到原来位置：

# 配置电机为闭环模式
odrv0.axis0.requested_state = AXIS_STATE_CLOSED_LOOP_CONTROL
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测试运动。电机会按照之前设置的梯形轨迹运行到指定位置：

# 控制电机运行到10圈的位置
odrv0.axis0.controller.input_pos = 10

# 控制电机运行到0圈的位置
odrv0.axis0.controller.input_pos = 0
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经过上面的校准后，机器已经能够用AS5047P磁编码器进行闭环控制。

但并不会在重启后自动进入闭环，仍需在重启后手动进入闭环，略有不便。下面设置上电自动校准并闭环运行。

设置为上电自动校准，自动进入闭环。

# 设置ODrive上电启动时，自动校准编码器
odrv0.axis0.config.startup_encoder_offset_calibration = True

# 设置ODrive上电启动时，自动进入闭环模式
odrv0.axis0.config.startup_closed_loop_control = True

# 保存参数
odrv0.save_configuration()

# 重启驱动器
odrv0.reboot()
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重启后，就会看到电机右转一圈又左转一圈，自动校准磁编码器。

因为上面设置了 odrv0.axis0.motor.config.pre_calibrated = True，会省去上电启动后自动校准电机参数的过程（哔~的一声），节约了一部分启动时间。

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3.2 每次上电后，只自动校准电机，不校准编码器

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上面的配置是上电后自动校准编码器，不仅导致启动时间变长，也会导致机械部件碰到零件的意外。

这次使用的AS5047P磁编码器，支持一圈内的绝对值定位，相较于普通的ABI正交编码器，可以配置为上电不校准编码器，大大节约了上电启动时间，也避免了运动过程对其他零件的影响。

下面照做一次。如第一步电机校准无反应，重新上电后重试。

# 进行电机参数校准（运行后电机会发出哔~的一声）
odrv0.axis0.requested_state = AXIS_STATE_MOTOR_CALIBRATION

# 设置ODrive上电启动后，自动校准电机
odrv0.axis0.config.startup_motor_calibration = True

# 进行编码器校准（运行后，电机会正转一圈再反转一圈）
odrv0.axis0.requested_state = AXIS_STATE_ENCODER_OFFSET_CALIBRATION

# 设置编码器预校准。（不用每次上电都右转一圈又左转一圈）
# 驱动器会将本次校准值保存，避免上电启动后自动校准，以加快启动速度。
odrv0.axis0.encoder.config.pre_calibrated = True

# 关闭ODrive上电启动时，自动校准编码器
odrv0.axis0.config.startup_encoder_offset_calibration = False

# 配置电机为闭环模式
odrv0.axis0.requested_state = AXIS_STATE_CLOSED_LOOP_CONTROL

# 设置ODrive上电启动时，自动进入闭环模式
odrv0.axis0.config.startup_closed_loop_control = True

# 保存参数
odrv0.save_configuration()

# 重启驱动器
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如果因编码器精度误差，而导致失步，会使 ODrive 报错不运行。

建议将下值调大，尤其是磁编码器，容易受环境干扰出现误差。

（AS5047P的手册对器件的精度描述为±0.1°，故odrv0.axis0.encoder.config.calib_range的值最小不能小于0.1）

# 编码器精度，类型为 [float]，单位为 [圆周角度∠] 
# 电机实际转动角度和开环移动距离之间允许的最大误差，超过此误差将报错ERROR_CPR_OUT_OF_RANGE。
odrv0.axis0.encoder.config.calib_range = 0.1
odrv0.axis0.encoder.config.calib_range = 10

# 保存参数
odrv0.save_configuration()
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3.3 每次上电后，不需任何校准，直接自动进入闭环

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在3.2的基础上，继续这样设置：（可能会失败，但用3.2保底，可以避免每次上电都校准编码器）

# 进行电机参数校准（运行后电机会发出哔~的一声）
odrv0.axis0.requested_state = AXIS_STATE_MOTOR_CALIBRATION

# 设置电机预校准。（不用每次上电都哔~的一声）
# 驱动器会将本次校准值保存，避免上电启动后自动校准，以加快启动速度。
odrv0.axis0.motor.config.pre_calibrated = True

# 关闭ODrive上电启动后，自动校准电机
odrv0.axis0.config.startup_motor_calibration = False

# 进行编码器校准（运行后，电机会正转一圈再反转一圈）
odrv0.axis0.requested_state = AXIS_STATE_ENCODER_OFFSET_CALIBRATION

# 设置编码器预校准。（不用每次上电都右转一圈又左转一圈）
# 驱动器会将本次校准值保存，避免上电启动后自动校准，以加快启动速度。
odrv0.axis0.encoder.config.pre_calibrated = True

# 保存参数
odrv0.save_configuration()

# 重启驱动器
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四、错误修复、注意事项

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多用odrv0.axis0.error去检错，多用odrv0.axis0.motor、odrv0.axis0.encoder去检查参数。

用odrv0.axis0.encoder.shadow_count可以测试AS5047P-SPI磁编码器能否正常读数。

odrv0.vbus_voltage：检查ODrive的供电电压。

如果你的ODrive无法正常工作，用如下查看错误列表：
dump_errors(odrv0) 查看错误
dump_errors(odrv0, True) 清除错误（如果报错ODrive不会继续执行电机旋转指令）

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如需重新对 AS5047P 进行软硬件设计，有以下文章可供参考：
AS5047P磁编码器应用设计大全解：硬件电路设计、SPI通信时序、逻辑波形分析、注意事项

相关传感器：
TLE5012B 硬件电路设计、4线SPI通信，驱动完美兼容4线SPI不用改MOSI开漏推挽输出