KR260でロボットアームを動かしてみた！ (1)

Step0：ハードウェア要件

• KR260 Robotics Starter Kit (/japan/products/product-highlights/xilinx-kr260)
• KR260用電源（KR260 Robotics Starter Kit に付属）
• USB-A to micro-B ケーブル（KR260 Robotics Starter Kit に付属）
• マイクロSDカード（最低16GB、KR260 Robotics Starter Kit に付属しているものでOK）
• LANケーブル（KR260 Robotics Starter Kit に付属）
• 6軸ロボットアーム (https://www.amazon.co.jp/AMONIDA/dp/B08FBDNY5M)
• サーボモーター (MG996R : 6個、ロボットアームに付属)
• Pmod CON3 : 2個 (https://digilent.com/reference/pmod/pmodcon3/start)
• 3.3 V to 5 V レベルシフタ (https://www.amazon.co.jp/VKLSVAN-Bi-Directional-Conversion-Channel-Converter/dp/B086WWCJGQ/ または https://www.amazon.co.jp/Hailege-Converter-Bi-Directional-Interchange-Raspberry/dp/B08R5MLZH9/ 前者ははんだ付けが必要 )
• ジャンパー線 (https://www.amazon.co.jp/ELEGOO-120pcs-Multicolor-Dupont-arduino/dp/B06Y48V9DL/)
• ブレッドボード (https://www.amazon.co.jp/ELEGOO-Tie-Point-Breadboard-Solderless-Arduino/dp/B06Y4KFCRJ/)
• 5V電源 (https://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-14167/)
• 電源アダプタ (https://akizukidenshi.com/catalog/g/gC-08849/)

Step1： VivadoによるPynq用デザインの作成

Vivado を開いて新しいプロジェクトを作成します

ボード選択にてKR260が見つからない場合は、Refreshをクリックして、Robotics Starter Kit carrier card とKria KR260 Robotic Starter Kit をインストールします

次の図のようにConnectionからRobotic Starter Kit carrier を選択します

https://www.hackster.io/adam-taylor/kria-robotic-starter-kit-robotic-arm-90b02d を参考にデザインを作成します

Nextをクリックしていき、次の図のようになっていることを確認してFinishをクリックします

左側のメニューにあるCreate Block Design をクリックしてブロックデザインを作成します

上側のメニューにある＋ボタンからZynq Ultra Scale MPSoC をデザイン上に追加し、Run Block Automation → Apply Board Preseにチェック → OKを選択します

＋ボタンからTimerをデザイン上に追加し、Run Block Automation → All Automationにチェックが入っていることを確認 → OKを選択します

デザインの整形ボタンをクリックして、次の図のデザインになっていることを確認します

デザイン上でTimerを選択 → Ctrl + c でコピー → ペーストしたい箇所をクリックしてCtrl + vで貼り付けを5回行い、デザイン上のTimerが6個ある状態にします

Run Connection Automation → All Automationにチェックが入っていることを確認 → OKを選択します

pwm0を右クリックしてMake External を選択します

pwm0_0を右クリックして、External Port Properties を選択し、pwm0_0 の名前をpwm_0に変更します

他のpwmの名前も表1に合わせて変更します

表1. axi_timerと名前の対応

Hirarchy → DesignSourrces → bdファイル → Create HDL Wrapper を選択してHDL Wrapperを作成します

Hirarchyタブ → Constraints → constrs1 → Add sources を選択して制約ファイルの追加を行います

追加したxdcファイルを開きます

開いたxdcファイルに次を書き込みます（Pmodのピン番号はhttps://marsee101.blog.fc2.com/blog-entry-5847.htmlを参考にさせていただきました）

set_property PACKAGE_PIN H12 [get_ports pwm0]
set_property PACKAGE_PIN E10 [get_ports pwm1]
set_property PACKAGE_PIN D10 [get_ports pwm2]
set_property PACKAGE_PIN C11 [get_ports pwm3]
set_property PACKAGE_PIN J10 [get_ports pwm4]
set_property PACKAGE_PIN J11 [get_ports pwm5]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports pwm0]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports pwm5]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports pwm4]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports pwm3]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports pwm2]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports pwm1]

左側のメニューにあるGenerate Bitstreamを選択してBitstreamの生成を行います

Bitstreamが作成できたらハードウェアデザインの作業は完了です

感想

今回は初め、ハード開発とソフト開発を両方載せる予定だったのですが、想定以上にボリューミーになってしまったので、分割して載せることにしました。参考にしたハードウェアデザインのページは説明不足なところが多かったので少し苦労しましたね(笑)。次回はPynqでのPWMによるロボットアームの制御を行う予定です。それではまたお会いしましょう。See you next time!