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ESP32のマルチスレッドで複数のサーボモータを同時に動かす方法

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Toshihiko Arai
投稿日: 2024-01-23

ゴール

ESP32で複数のサーボモーターを同時に動かす方法をご紹介します。

RTOSのタスクを使って、動画のように2つのサーボーモータを独立して動かします。

なんの工夫もなしに delay 関数を使ってサーボモータを動かそうとすると、ひとつのサーボモータの処理が終わるまで待たなければならず、同時に動かすことが難しいです。非ブロッキングなポーリング処理（コルーチン）で動かすやり方も考えられますが、コーディングが複雑になり管理が難しいです。ESP32ならばFree RTOSのタスク機能（マルチスレッド）が使えますので、簡単に複数のサーボモータを動かすことが可能です。

ESP32のマルチスレッドで複数サーボを同時に動かす

ソースコード

次のコードは、FreeRTOSのタスク利用してマルチスレッドで複数サーボモータを制御する例です:

#include <Arduino.h>
#include <ESP32Servo.h>

#define SERVO_A_PIN 32
#define SERVO_B_PIN 33

Servo servoA, servoB;

const int pulse_min = 544; // default 544us
const int pulse_max = 2400; // default 2400us

// プロトタイプ宣言
void taskServoA(void * parameter);
void taskServoB(void * parameter);

void setup() {
    Serial.begin(115200);
    servoA.attach(SERVO_A_PIN, pulse_min, pulse_max);
    servoB.attach(SERVO_B_PIN, pulse_min, pulse_max);
    servoA.write(5); // リセット
    servoB.write(5); // リセット
    delay(2000);

    // FreeRTOSを使用してタスクを作成
    xTaskCreate(taskServoA, "TaskServoA", 10000, NULL, 1, NULL);
    xTaskCreate(taskServoB, "TaskServoB", 10000, NULL, 1, NULL);
}

void loop() {
}

void taskServoA(void * parameter) {
    for (;;) {
        for (int pos = 5; pos <= 180; pos += 1) {
            servoA.write(pos);
            vTaskDelay(2 / portTICK_PERIOD_MS);
        }
        vTaskDelay(700 / portTICK_PERIOD_MS);

        for (int pos = 180; pos >= 5; pos -= 1) {
            servoA.write(pos);
            vTaskDelay(2 / portTICK_PERIOD_MS);
        }

        vTaskDelay(700 / portTICK_PERIOD_MS);
    }
}

void taskServoB(void * parameter) {
    for (;;) {
        for (int pos = 5; pos <= 180; pos += 1) {
            servoB.write(pos);
            vTaskDelay(6 / portTICK_PERIOD_MS);
        }
        vTaskDelay(300 / portTICK_PERIOD_MS);

        for (int pos = 180; pos >= 5; pos -= 1) {
            servoB.write(pos);
            vTaskDelay(6 / portTICK_PERIOD_MS);
        }

        vTaskDelay(300 / portTICK_PERIOD_MS);
    }
}

解説

サーボモータを、0度から180度へ行き来させるプログラミングです。サーボモータの制御は、ESP32Servo ライブラリを使用しました。

本来は pos = 0 とすべきですが、サーボモータが震えてしまうため、5度までを下限として pos = 5 のように宣言してます。

xTaskCreate で、タスク（スレッド）を作成します。

一時停止を行いたい場合は delay 関数を使わずに、 vTaskDelay で処理します。vTaskDelay は、タスクを指定した時間だけブロック（一時停止）できます。

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