DIY 一个汽车方向盘游戏外设（MMOS OSW DIY）

 

 OSW-MMOS直驱方向盘DIY过程记录 - 简书 (jianshu.com)

        DIY 一个汽车方向盘游戏外设（MMOS OSW DIY）  首先讲一下这个直驱系统大概的框架，首先是电脑，电脑里装MMOS的软件(这个软件国内高手把它汉化了的)，电脑通过USB线，连接一个stm32板，这个stm 32板上刷MMOS的固件，这个STM32板再通过一根脉冲线，连接到电机驱动器上的CN 2接口，STM32板就作为电机驱动器的上位机，就是这根从stm32到电机驱动器的接线，也是我们这次自行组装需要接线最多的地方，然后电机驱动器再通过两根线与伺服电机相连(这两根线是电机厂商附带免费送的)，这就是一个完整的流程，设置好后，我们就可以通过伺服电机来控制游戏里的汽车方向了。

首先就从最上面的ST M32板说起，原教程用的是一个原厂的ST M32开发版。而我这次用到的是一个比较小的ST M32核心板，芯片也和原厂的同样为STM32f407VGT6，这个核心板是不带下载组件的，要另外购买一个下载模块，而我这次是把这个MMOS固件，发给商家，让他帮忙给我下载（也叫刷）上去，晶振用8m的，（他这个晶振有的是25m的，有的是8m的），焊接好两排排针，调试好，他这个核心板是免费送miniusb线，和一组彩色杜邦线，（虽然我后来是自己买了一根绿联的MINIUSB线换上了，和几颗屏蔽磁环），下面有接线的对照图，他这个核心板，比起原厂的开发板，针脚的字母上前面少一个P字母，对应着接就行了是一样的，，他这个核心板我用了这么多天下来，是没什么问题的，可以用，唯一不好的地方，就是因为板子太小，这个地线GND 接口太少，有时候我不得不把两根或者多根地线缠绕在一起用，据说所有的地线在这个板子里，实际上是相通的，比如我这次就把这个com线，接到了SWD调试接口那里的地线上，还有一根地线也缠绕在了一起，，

 

1、电机准备

选择支持外部模拟转矩模式的伺服电机+配套伺服驱动器，注意看外部模拟转矩模式下是否支持指令换向

a.亿丰驱动器、时代超群等支持自定义IO输入控制换向的电机，力反馈使用PWM+DIR模式

b.华大、伊莱斯等转矩模式下只支持-10~+10v模拟信号输入控制，力回馈使用100%-50%-0PWM模式，需要使用运放添加减法电路控制

a类咸鱼较少，淘宝全新成套1200-1400左右，b类咸鱼二手较多，价格更低

交流伺服电机是目前性能最好的方案，普遍使用130电机，但130电机单电机就有11kg，家里小需要经常换地的话就很痛苦，于是选了110 6N电机，方便搬动的同时，转动惯量也更小，理论上响应速度也应该更快，伺服电机最高可以达到额定扭矩的3倍，18N应该可以稳稳的满足原G29选手，早期不了解具体特性，咸鱼选了一个伊莱斯电机，价格合适，成色漂亮，到手测了以后才发现不支持换向，来回折腾一个月，终于调试成功

伺服驱动
伺服电机是模拟方向盘最主要的部件，伺服电机要具有模拟量控制的转矩模式。推荐使用伺服电机驱动器：亿丰AASD，台达ASDA-AB，日鼎DCS。

1.  亿丰AASD接线及驱动器设置

 主控板上的电机信号控制线为DB9母头
恢复默认设置：

设置Pn000=2后可使用Fn004恢复出厂设置，具体方法请查看驱动器说明书。

参数设置：

Pn002=0  转矩模式。

Pn003=0  外部使能。

Pn018=0或1  当方向盘转向与游戏中相反时改动此参数。

Pn052=1  SigIn1设置为伺服使能。

Pn053=18  SigIn2设置为指令取反。

Pn188=5  设置值越大模拟量响应越慢，干扰噪声越小。

Pn189=30  模拟量与转矩的比例。

Pn191=0或1  反馈力方向不对时改动此参数。

Pn270=300  电机最大转速。

所有设置完成后重新上电。

自动校准模拟量（尽可能不要用自动校准）：

断开电机使能，MMOS FFB中进行方向盘对中，进入Fn007，长按SET后显示donE，完成模拟转矩指令校正。如方向盘还会自行转动，可用Pn190进行微调。

使用亿丰伺服电机的设置

2.  台达ASDA-AB接线及驱动器设置

接线如下图

 主控板上的电机信号控制线为DB9母头

 

恢复默认设置： 

 

P2-08=10  恢复出厂配置,完成后重新上电。

参数设置：

P0-02=09  可以在伺服驱动器上看到模拟量电压的大小。

P1-01=03  设定伺服扭矩模式。

P1-46=12500  编码器一圈输出的脉冲数为2500。

P1-55=200  最大转速，根据实际使用情况设置。

P2-10=01  DI1-设置为使能接口。

P2-13=06  DI4-设置为命令输入反向控制。

所有设置完成后重新上电。

自动校准模拟量（尽可能不要用自动校准）：

断开电机使能，MMOS FFB中进行方向盘对中，P2-08=20，P4-10=2

如果有报警：

ALE14（逆向极限异常）解除方法P2-16参数值设为0。

ALE15（正向极限异常）解除方法P2-17参数值设为0。

使用台达伺服电机的设置

3.   日鼎DCS接线及驱动器设置

 主控板上的电机信号控制线为DB9母头
恢复默认设置：

按MOED/ESC到Fn-01，按向上键到Fn-06，长按SHIFT/ENT出现LoAD后放开，出现donE，初始化成功，重新上电。

参数设置：

Pn-09=2 转矩模式。按MOED/ESC到Pn-01，按向上键到Pn-09，长按SHIFT/ENT数值闪动后放开，按向上/向下键调数值为2（转矩模式），长按SHIFT/ENT出现Pn-09，设置完成。

Pn-10=1       COUNT1设置为使能。

Pn-11=2       COUNT2设置为复位。

Pn-19=2500    编码器单圈脉冲数。

Pn-34=300     最大转速，根据实际使用情况设置。

Pn-54=0.01    VREF电压滤波。

Pn-70=1到1.5  扭矩倍数。

Pn-74=15  15：正向力反馈，14或16：反向力反馈。

所有设置完成后重新上电。

模拟量调零（尽可能不要用自动校准）：

断开电机使能，MMOS FFB中进行方向盘对中，运行Fn07，查看ON-10是否为0+/-0.02V，打开电机使能，查看方向盘是否转上一边，Pn-71可进行微调。

 作者：fred_wu_xs https://www.bilibili.com/read/cv10344806/ 出处：bilibili

 

2、STM32控制板

MMOS方案使用stm32f4作为主控板，淘宝上STM32F407普遍50左右，512K的版本就可以，mini的版本体积更小，引脚也够，就选用了这个

使用usb转TTL串口烧录固件后，通过usb连接电脑，启动MMOS软件，可以识别并进行设置

3、扩展输入输出电路

MMOS固件是读取电机编码器数据作为方向盘角度输入，游戏里力回馈数据转换为PWM+方向输出控制电机转动实现力回馈，伺服电机转矩模式支持模拟输入，用pwm当做模拟信号直接输入，电机会有震动，体验并不好，所以需要添加外围电路转换为模拟信号，

编码器信号输入：

便宜的电机都是增量式编码器，ABZ三路信号，每路差分输出，A+A-B+B-Z+Z-，总共6路信号，差分信号可使用单路直接输入，但容易受到干扰，因此使用AM26LS32或sn75175对差分信号进行采集，转换为单路ABZ方波信号，输入至STM32，波形更稳定，方向识别也更精准

力回馈pwm输出：

a.支持指令换向的电机，使用pwm转0-10v模块转换为模拟量后输入，dir作为单独指令输入

b.只支持-10v~+10v的电机，使用pwm转0-10v转换为模拟量，再使用运放减法电路，得到-5v~+5v的模拟输出（https://www.jianshu.com/p/9f9480f7aaca）

-5~+5V的信号可以直接输入至伺服驱动器，驱动器中模拟信号增益可调，将原增益参数调大即可达到300%的转矩控制

pwm转电压目前有两种方案，LTC2644芯片-延迟低速度快价格高，GP8108芯片-价格低速度一般，引脚简单够用

运放减法使用OP07芯片

驱动器使能信号：

驱动器可以设置为通电使能，或IO引脚控制使能，使用控制使能，可以单独外接紧急切断按钮更加安全

无方向控制的-10v~+10v方案中，使用GP8101 pwm转模拟信号模块输出需要10ms左右稳定，未稳定前模块输出为0，通过减法电路后，输入到模拟引脚为-5v，此时如果先伺服电机已经通电，会有一下大幅度反转，比较危险，因此需要添加RC延时导通电路，控制使能信号延时200ms发送（https://www.jianshu.com/p/98396fd67af3）

4、方向盘部分电路连接

电机编码器  ——  驱动器编码器接口CN1（伺服电机成套匹配）

电机动力 —— 驱动器动力接口U V W PE（伺服电机成套匹配）

220V交流电—— 电源滤波器 —— 驱动器rst输入，地线 —— 驱动器外壳或单独接地引脚（地线十分重要，必须接，电机对电网有干扰，会影响踏板的模拟量的输入，可以使用电源录波器来进行隔离，效果显著）

驱动器控制接口CN2 —— STM32控制及板外围电路 （编码器ABZ、驱动器模拟输入、模拟地、方向指令，驱动器使能）

伊莱斯电机编码器为2500线，mmos转数设置10000，勾选反向编码器，PWM设置100.50.0，频率8.2KHz

5、方向盘机械部分组装

电机轴去掉定位梢后，使用张紧套连接方向盘或快拆，张紧套与快拆见需要一个转接法兰连接固定，可3D打印或淘宝CNC定制，竞技方向盘孔距一般为70mm，快拆分70mm和75mm两种

电机本身需要对应尺寸的基座，固定至方向盘支架，淘宝有成品伺服电机支架，孔距需要和游戏支架匹配

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MMOS软件界面

 

控制方案

所谓的力反馈其实就是扭矩控制。游戏将相应的力反馈信号发送给外设的驱动程序，驱动程序通过USB传输给主控后，主控产生一个PWM信号，其占空比对应游戏的力反馈力度；PWM信号再传输给PAC（PWM-Analog Converter）芯片，PAC芯片按其占空比产生对应幅度的模拟量给伺服驱动器，驱动器将控制电机产生对应扭矩的力。

具体如何设置为扭矩模式需要阅读伺服的说明书。以我的台达为例，扭矩模式下扭矩值通过T_REF的电位控制，所以我们需要PAC芯片根据占空比产生-10~10V的电压信号。要产生正的的模拟量简单，但是负的会麻烦许多，但我们又肯定是需要不同方向的扭矩的。

所以阅读说明书，发现我们可以通过输入一个开关量，控制扭矩的方向。也就是所谓的指令取反功能。这下就简单了，我们将DI4设置为方向取反，之后只需要管扭矩的绝对值，方向通过设置一根单独的方向信号线就可以解决。这也就是所谓的PWM+DIR模式。

不同的伺服有着不同的控制功能和要求，比如日鼎用的是H桥模式，那么我们就需要产生两组PWM信号，用以控制H桥等等。具体的情况需要具体分析，也需要仔细阅读说明书。相对来讲，PWM+DIR是比较简单的一种。

我们使用的是MMOS这一闭源方案，作者提供的固件是没有源码的，因此我们的芯片型号、引脚定义都已经固定好了，我们直接套用即可。如果是日鼎的方案，PE11就是另外一个PWM，仿照PE9串接一个PAC芯片即可。

还需要注意的是，DI-默认是上拉使能的，接在COM-上才是失能。此外，在设计时应该按照说明书的要求，严格区分模拟电与数字电，不同的部分使用不同的电源。使用了差分驱动的信号线，应将差分信号双绞成对传送到光耦。PAC芯片前的光耦，因为传送的是PWM信号，我们需要使用高速光耦，在选型时应注意相关参数。

之后按照说明书，将信号线焊接在相应的引脚上。

参考资料

国内中文资料较多的是哔哩哔哩各个作者的专栏。

DIY伺服直驱方向盘试玩神力科莎 @pkintel DIY伺服直驱方向盘试玩神力科莎_哔哩哔哩_bilibili

这里要特别感谢 @pkintel 前辈，他在视频评论区分享了完整的资料，包括MMOS固件、驱动、设置指南、接线指南以及他设计的多种方案的控制板图纸。

（待完善）台达ASDA-AB伺服器DIY MMOs 直驱力回馈方向盘教程 @极速外卖 （待完善）台达ASDA-AB伺服器DIY MMOs 直驱力回馈方向盘教程 - 哔哩哔哩

该贴内有正确的台达伺服的连接以及设置方法。

MMOS FFB伺服直驱方向盘主控板DIY @fred_wu_xs MMOS FFB伺服直驱方向盘主控板DIY - 哔哩哔哩

该贴内有多种品牌的伺服的连接及设置方法。

【一张图】看懂台达ASDA-AB伺服驱动器diy osw ffb力反馈反向盘参数配置for mmos @辅助全关 【一张图】看懂台达ASDA-AB伺服驱动器diy osw ffb力反馈反向盘参数配置for mmos - 哔哩哔哩

该作者提供了详细的伺服设置方法以及接线方法（不止台达一种，同作者还分享了多种其他伺服的教程）。

 DIY国产伺服方向盘完成，教程,MMOS汉化 (stmicroelectronics.cn)

DIY国产伺服方向盘完成，教程,MMOS汉化 (stmicroelectronics.cn)

                这次DIY未用到12-24V电源，是直接去电STM32不知道对此有什么影响（后期看是否能慢慢调整）
                具体参数设置：1丶驱动器设置Pn02设置为0  （转矩模式）
                                                         Pn03设置为0  （外部使能）
                                                         Pn53设置为58 （指令取反）用于接PWM&DIR中的DIR
                                                         Pn161自定义设置（这个是设置接收型号的区间:自己理解的undefined ）
                                                         Pn162同上
                                                         Pn190模拟转矩指令偏移调整：自定义设置（受STM32影响）

输出的DAC电压值大小
                                                         Pn191模拟转矩指令方向：这个也要用到，当方向反转时伺服停止使能，设置本参数（1-2）具体看自己之前设置，然后
                                                                                             调转A.B相
                                                         驱动器参数设置到这里基本上就可以了，其他关于刚性等需设置Pn190往下的参数，详情请自己研究说明书
                                      2丶接线：本次接线CN2公用了8根线算上外接使能那根一共10根  （抱歉接线错了，上班整的怕领导发现，现在更新下）                                                   
                                                        驱动器     连接线     STM32
                                                           6-----------红-----------使能
                                                           9-----------蓝-----------电源（12-24V这里我用了5Vundefined )
                                                         10-----------白-----------COM（应该是12-24V的地线）                                                  
                                                         13-----------黑-----------地AGND模拟量输入地线    接STM32地
                                                         15-----------黄-----------编码器Z+      对应stm32的PA2
                                                         18-----------橙-----------编码器B+      对应stm32的PA1
                                                         20-----------清-----------编码器A+      对应stm32的PA0
                                                         25-----------紫-----------Vref模拟量输入     对应stm32的PE9
                                                           7 -----------绿-----------指令取反             对应stm32的PE11
                                               链接线只做参考，具体颜色请自己区分

哔哩哔哩几个UP的视频参考

超详细低成本自制模拟器教学 教程向！_哔哩哔哩_bilibili

OSW MMOSFFB 多功能自制主控板调试_哔哩哔哩_bilibili

好用不贵，自制MMOS，国产伺服直驱方向盘，新手小白详尽流程_哔哩哔哩_bilibili

MMOS FFB伺服直驱方向盘主控板DIY - 哔哩哔哩 (bilibili.com)

好用不贵，自制MMOS，国产伺服直驱方向盘，新手小白详尽流程-硬件综合区-外设天下-电脑外设发烧友聚集地 (wstx.com)

 

有的方向盘会在正中位置来回左右摆动，的这样一个问题，我们今天来解决一下

这是通过调整三个参数来解决的，一个是电脑上mmos软件的“最小力反馈”，另外两个是电机驱动器上面的pn159和 pn190，调整pn159用dn017观察，而调整pn190是用dn016观察。

      先说说mmos软件的“最小力反馈”这个参数，首先这个参数不要设置过大，我一般用都是3%到5%，其次，比较有意思的一点，这个参数一变动的话，电机驱动器上面的pn159和 pn190的数值也要相应的重新调整才匹配。

    而调整pn159和pn190，我不建议用自动调整的方法，因为方向盘来回左右摆动，无法读准数值。

    注：这次电机驱动器调整的这些参数都是即时生效的，不用断电重启都可以。

   

       下面详解一下我的实战例子，电机驱动器上电，打开电脑的mmos软件，（因为这个软件经常不能保存参数，我们稳妥一点），先点安装，把电机的“设备设置”参数设置好，再点保存，关闭，然后把软件的“最小力反馈”设置到3%，这时发现方向盘有来回左右摆动现象，调整电机驱动器pn 190参数，我的pn 190默认参数是24，我们先把它归0，然后观察dn 016参数，（因为方向盘来回左右摆动的原因，这个数值是不停跳动的，需要我们用手扶住方向盘，把它固定在正中央位置），这时读得它的数值是0.19，经过单位换算，我们就把pn190的参数给设置成-190(负数)，这时候我们发现方向盘已经不摆了，我们再用同样的方法，同样的步骤，通过观察dn 017把pn 159的参数也给改一下，我这里这两个参数也基本上是一样的，到这里基本大功告成。（感觉主要起作用的还是pn190，调好以后，方向盘不来回摆动正常了以后，就把pn159的数值也调到和pn190一样的就行了）

 

      接下来我们再折腾一下，验证一下，我们把mmos软件里的“最小力反馈”设置到5%，这个时候发现方向盘又开始摆动了，观察dn 016的参数，（当然还是要用手扶正盘子），读数为0.11，再次调整pn 190参数，因为这次没有归0，上面的数值已经是负190了，我们累加在一起，直接设置成负300，好了，又搞定了，pn159也一样的。

 

      就是说我们电机驱动器调好一个数值后，就可以不动了。由于mmos的参数经常不能保存，每次打开就只需要改mmos里面软件的参数，（改成和你电机驱动器相对应的那个数值），就行了。

 

【一张图】看懂台达ASDA-AB伺服驱动器diy osw ffb力反馈反向盘参数配置for mmos - 哔哩哔哩 (bilibili.com)

 

 【一张图】配置台达伺服diy osw ffb mmos力反馈直驱台达方案_哔哩哔哩_bilibili