pololu 0.1.10

Sterowanie silnikiem krokowym bipolarnym przez Pololu Tic T249 z obsługą wyłączników krańcowych i procedury homing

Pololu Tic T249 - Stepper Motor Controller

Kompletne rozwiązanie do sterowania silnikiem krokowym bipolarnym przez Pololu Tic T249 (TB67S249FTG) z pełną obsługą wyłączników krańcowych (limit switches), procedurą homing, oraz nowoczesnym panelem web.

Funkcje

• Panel Web - Intuicyjny interfejs w przeglądarce (Flask)
• Wybór urządzenia USB - Auto-detekcja i ręczny wybór portu USB
• Konfiguracja .env - Łatwa konfiguracja przez zmienne środowiskowe
• Docker - Pełne wsparcie dla Docker i docker-compose
• Testy E2E - Automatyczne testy Playwright
• CLI - Pełna obsługa z linii komend
• Homing - Automatyczne zerowanie pozycji
• Krańcówki - Obsługa sprzętowa (Tic) i programowa (GPIO)

Szybki start

Instalacja (automatyczna)

Wspierane systemy: Debian/Ubuntu/Raspberry Pi OS, Fedora, RHEL/CentOS

# Klonowanie repo
git clone https://github.com/maskservice/rpi-motor-tic249.git
cd rpi-motor-tic249

# Instalacja (z sudo dla udev rules)
sudo make install

# Lub bez sudo (tylko zależności Python)
make install

Instalacja na Fedorze/RHEL

Na systemach Fedora lub RHEL/CentOS używane są pakiety dnf/yum zamiast apt-get:

# Instalacja zależności systemowych na Fedora
sudo dnf install -y libusbx-devel python3-pip python3-virtualenv git

# Na RHEL 8+ / CentOS Stream
sudo dnf install -y libusbx-devel python3-pip python3-virtualenv git

# Na RHEL 7 / CentOS 7
sudo yum install -y libusbx-devel python3-pip python3-virtualenv git

# Następnie standardowa instalacja
make install

Uruchomienie panelu web

# Lokalnie
make web

# W Dockerze
docker-compose up -d

Panel dostępny pod adresem: http://localhost:5000

Tryby obsługi krańcówek

1. Tryb tic — sprzętowy (zalecany)

Wyłączniki podłączone bezpośrednio do pinów Tic T249 (SCL, SDA, TX, RX lub RC). Konfiguracja pinów w Tic Control Center → Advanced → Pin configuration. Wymaga firmware ≥1.06.

Tic automatycznie blokuje ruch w kierunku aktywnego wyłącznika i obsługuje sprzętową procedurę homing (go_home → jedzie do krańcówki → cofa → pozycja = 0).

Tic T249 Pin TX ─── Limit Switch Forward ─── GND
Tic T249 Pin RX ─── Limit Switch Reverse ─── GND

2. Tryb gpio — programowy (Raspberry Pi)

Wyłączniki podłączone do dowolnych pinów GPIO, monitorowane z przerwaniami. Natychmiastowe zatrzymanie silnika (emergency stop) przy aktywacji krańcówki w kierunku ruchu.

RPi GPIO 17 ─── Limit Switch Forward ─── GND  (pull-up wewnętrzny)
RPi GPIO 27 ─── Limit Switch Reverse ─── GND  (pull-up wewnętrzny)

Wymaga gpiozero lub RPi.GPIO:

pip install gpiozero

Instalacja

sudo apt-get install libusb-1.0-0-dev
pip install -r requirements.txt

# Reguła udev
echo 'SUBSYSTEM=="usb", ATTR{idVendor}=="1ffb", MODE="0666"' | \
    sudo tee /etc/udev/rules.d/99-pololu-tic.rules
sudo udevadm control --reload-rules

Użycie — Web Panel

Panel web - funkcje

• Wybór urządzenia USB - Lista wykrytych urządzeń Pololu z możliwością wyboru
• Status w czasie rzeczywistym - Pozycja, prędkość, stan krańcówek (odświeżanie 2x/s)
• Sterowanie - Homing, jog, ruch do pozycji, zasilanie silnika
• Skróty klawiszowe - ← → (jog), Spacja (stop), H (homing)

Konfiguracja przez .env

# Kopiowanie przykładowej konfiguracji
cp .env.example .env

# Edycja ustawień
nano .env

Przykładowa konfiguracja .env:

# Flask
FLASK_HOST=0.0.0.0
FLASK_PORT=5000

# USB - auto-detect gdy puste, lub konkretne wartości
USB_VENDOR_ID=0x1ffb
USB_PRODUCT_ID=0x00c9

# Motor
DEFAULT_MAX_SPEED=2000000
DEFAULT_CURRENT_LIMIT_MA=1000

Docker (zalecane na Fedora i innych systemach)

Docker działa niezależnie od dystrybucji Linux i jest najprostszą metodą uruchomienia projektu na Fedorze, RHEL i innych systemach bez potrzeby instalowania zależności systemowych.

Wymagania

# Fedora - instalacja Docker
sudo dnf install -y docker docker-compose
sudo systemctl start docker
sudo systemctl enable docker
sudo usermod -aG docker $USER
# Wyloguj się i zaloguj ponownie, aby grupa docker zadziałała

Szybki start z Docker

# Uruchomienie pełnego stacku w Docker (alias: make web-docker)
make docker-up

# Lub bezpośrednio
make web-docker

Serwisy dostępne pod:

• Frontend: http://localhost:3000
• Backend API: http://localhost:8000
• MQTT: localhost:1883

Zarządzanie Docker

# Zatrzymanie stacku
make docker-down

# Podgląd logów
make docker-logs

# Rebuild obrazów
make docker-build

Makefile - komendy

Wspierane systemy: Debian/Ubuntu, Raspberry Pi OS, Fedora, RHEL/CentOS

make help           # Lista komend
make install        # Pełna instalacja (autodetekcja systemu)
make web            # Uruchom panel web (natywnie)
make web-docker     # Uruchom w Docker (zalecane na Fedora)
make web-stop       # Zatrzymaj panel
make detect-usb     # Wykryj urządzenia USB
make cli            # CLI kontroler
make home           # Homing
make status         # Status silnika
make docker-up      # Uruchom w Docker
docker-down         # Zatrzymaj Docker
make test           # Testy jednostkowe
make clean          # Wyczyść build

CLI Shell (interaktywny)

Interaktywny shell do sterowania silnikiem przez API web panelu:

# Uruchomienie shella (wymaga uruchomionego web panelu)
make shell

# Lub bezpośrednio
bash cli_shell.sh

# Z innym adresem API
API_BASE=http://192.168.1.100:5000 bash cli_shell.sh

Komendy w shellu

tic> status              # Status silnika
tic> devices             # Lista urządzeń USB
tic> connect 0           # Połącz z urządzeniem #0
tic> home                # Homing reverse
tic> home forward        # Homing forward
tic> move 1000           # Idź do pozycji 1000
tic> move-rel 500        # Przesuń o +500 kroków
tic> jog forward 100     # Jog forward 100 kroków
tic> jog reverse 200     # Jog reverse 200 kroków
tic> stop                # Emergency stop
tic> energize on         # Włącz zasilanie silnika
tic> energize off        # Wyłącz zasilanie silnika
tic> reciprocate 500 100000 5 0.5  # Ruch P-Z: kroki, prędkość, cykle, pauza
tic> settings            # Pokaż ustawienia
tic> logs                # Pokaż logi
tic> help                # Pomoc
tic> quit                # Wyjście

Testy E2E

Uruchomienie testów

# Lokalnie (wymaga playwright)
pip install pytest-playwright
pytest tests/e2e/ -v

# W Dockerze
docker-compose --profile test up

Struktura testów

tests/e2e/
├── test_web_panel.py    # Testy UI (Playwright)
└── conftest.py          # Konfiguracja pytest

Użycie — CLI

Homing (zerowanie na krańcówce)

# Homing sprzętowy Tic — jedź reverse aż limit switch, cofnij, pozycja=0
python tic_t249_controller.py home-reverse --limit-mode tic

# Homing forward
python tic_t249_controller.py home-forward --limit-mode tic

# Homing GPIO — piny BCM 17 (forward) i 27 (reverse)
python tic_t249_controller.py home-reverse --limit-mode gpio --gpio-fwd 17 --gpio-rev 27

# Z pliku konfiguracji
python tic_t249_controller.py home-reverse --config config.json
python tic_t249_controller.py home-reverse --config config-gpio.json

Wyznaczanie zakresu ruchu

# Jedź do reverse limit (pozycja=0), potem do forward limit → odczytaj zakres
python tic_t249_controller.py demo-range --limit-mode tic

Ruch z ochroną krańcówek

# Ruch do pozycji (Tic blokuje sprzętowo przy limit switch)
python tic_t249_controller.py move -p 5000 --limit-mode tic

# Ruch z soft limitami (przycina do zakresu - margin)
python tic_t249_controller.py move-safe -p 3000

# GPIO — emergency stop jeśli krańcówka aktywna w kierunku ruchu
python tic_t249_controller.py move -p 5000 --limit-mode gpio --gpio-fwd 17 --gpio-rev 27

Status krańcówek

python tic_t249_controller.py limit-status --limit-mode tic
python tic_t249_controller.py status --limit-mode tic

Pozostałe komendy

python tic_t249_controller.py demo-positions
python tic_t249_controller.py demo-velocity
python tic_t249_controller.py demo-homing --limit-mode tic
python tic_t249_controller.py velocity --speed 1000000 --duration 5
python tic_t249_controller.py home  # ręczne zerowanie, bez krańcówek

Użycie — Python API

from tic_t249_controller import (
    TicT249Controller, MotorConfig, LimitSwitchConfig,
    StepMode, HomingDirection,
)

# --- Tryb Tic (sprzętowy) ---
config = MotorConfig(
    current_limit_ma=1200,
    step_mode=StepMode.SIXTEENTH,
    limit_switches=LimitSwitchConfig(mode="tic"),
)

with TicT249Controller(config) as ctrl:
    # Homing na reverse limit switch → pozycja = 0
    ctrl.go_home(HomingDirection.REVERSE)

    # Ruch — Tic automatycznie blokuje przy limit switch
    ctrl.move_to(5000)
    ctrl.wait_for_position()

    # Status krańcówek
    status = ctrl.get_limit_switch_status()
    print(f"Forward: {status['forward_active']}")
    print(f"Reverse: {status['reverse_active']}")

    # Wyznacz zakres ruchu
    travel = ctrl.find_travel_range()
    print(f"Zakres: {travel} kroków")

    # Ruch bezpieczny (z soft limitami)
    ctrl.move_to_safe(travel // 2)
    ctrl.wait_for_position()


# --- Tryb GPIO (Raspberry Pi) ---
config_gpio = MotorConfig(
    limit_switches=LimitSwitchConfig(
        mode="gpio",
        gpio_forward_pin=17,
        gpio_reverse_pin=27,
        gpio_active_low=True,  # NO switch z pull-up
        homing_speed_towards=300_000,
        homing_speed_away=100_000,
    ),
)

with TicT249Controller(config_gpio) as ctrl:
    ctrl.go_home(HomingDirection.REVERSE)
    ctrl.move_to(3000)
    ctrl.wait_for_position()  # przerywa jeśli krańcówka aktywna

Konfiguracja JSON

config.json (tryb Tic)

{
  "limit_switches": {
    "mode": "tic",
    "homing_speed_towards": 500000,
    "homing_speed_away": 200000,
    "soft_limit_margin": 50
  }
}

config-gpio.json (tryb GPIO)

{
  "limit_switches": {
    "mode": "gpio",
    "gpio_forward_pin": 17,
    "gpio_reverse_pin": 27,
    "gpio_active_low": true,
    "gpio_bounce_time_ms": 5,
    "homing_speed_towards": 500000,
    "homing_speed_away": 200000,
    "soft_limit_margin": 50
  }
}

Procedura homing — jak działa

Tryb Tic (sprzętowy)

1. Komenda go_home(direction) → Tic jedzie w zadanym kierunku
2. Tic napotyka limit switch → natychmiastowe zatrzymanie (sprzętowe)
3. Tic czeka 20 ms
4. Tic cofa wolno aż limit switch się dezaktywuje
5. Pozycja = 0, flaga "position uncertain" skasowana

Tryb GPIO (programowy)

1. Jeśli już na krańcówce → najpierw odjazd
2. Ruch wolny w kierunku krańcówki (homing_speed_towards)
3. GPIO przerwanie → halt_and_hold() (natychmiastowy stop)
4. Cofanie wolne (homing_speed_away) aż GPIO zwolni
5. halt_and_set_position(0)

Bezpieczeństwo

• Ctrl+C → bezpieczne deenergize (cewki wyłączone)
• GPIO emergency stop → natychmiastowe halt_and_hold() przy krańcówce
• Soft limity → move_to_safe() przycina pozycję do zakresu ± margines
• Nigdy nie odłączaj silnika przy zasilonym sterowniku
• Bez radiatora max ~1800 mA na cewkę

Licencja

Program: MIT (Softreck, softreck.dev) Zależność ticlib: BSD-2-Clause (Julien Phalip) — dozwolona komercyjnie

License

Apache License 2.0 - see LICENSE for details.

Author

Created by Tom Sapletta - [e-mail]