我DIY了一个EQ SDK（赤道仪开发小工具）——记一次GOTO DIY历程
本帖最后由 坐进观天 于 2020-4-4 14:59 编辑我对天文的这点爱好完全源自小学的“自然”课本，以至数十年还留着这本书。上面的“星空”让我挺着迷。上中学时第一次网购是买了台迷你的所谓“天文”望远镜，那时好像还没淘宝，是在“易贝”买的！收到货时那个激动啊！记得买了后就阴雨霏霏，连月不开。后来才知道这是所谓的开光定律。不过还好能看到到月球上的坑洼状，当时已觉得很神奇了。
上大学那会儿，当时3721网搞了个软件大赛，那时我正学习编程，饶有兴趣地将小学课本上的这个星图软件编了出来，可以让小朋友用来观星找星座，奖自然没得到，但后来用这个软件参加面试竟然得到了一个码农的工作。
前几年重拾兴趣买了套小黑，人肉跟踪真的太累，就寻思弄个自动寻星和自动跟踪的玩意儿了。于是，到处找资料积累经验。正好当时为一个客户开发一个运动控制器及其Windows下的SDK（Software Development Kit），于是乎冒出一个想法，干脆顺便开发一个EQ SDK套件，此套件以一个运动控制器(取名 SPARROW)为硬件平台，提供一套拓展的天文控制API(取名SkyAPI)，并在此API上编写一个可以直接用于GOTO、导星等操作的控制程序（取名XIE），这样不仅我自己的要求满足了，还留来许多的应用余地可方便地使用和拓展。
其实，基本功能两年前就完成了，经过实测，挺成功！好几晚在楼顶哈哈哈笑。 后来给控制器做了贴膜，搞了个外壳，再后来就搁置了很长的时间，一直没整理。前段时间宅宅宅宅在家里，资料整理出来，现请容将此EQ SDK介绍一下。一、控制器
此为3+1轴运动控制器，大小正好一手掌控，适合手持控制。基本特点如下： 1、3轴可用于控制赤纬、时角、调焦轴运行，另有一拓展轴可供用户拓展到其他DIY功能(如：控制天文顶棚，甚至可配置成PWM方式控制制冷…)。 2、可选择闭环、开环方式控制电机。（可选） 3、各轴可外接编码器进行位置反馈。（可选） 4、可配置成脉冲+方向方式用于控制步进电机、伺服电机，也可配置成PWM方式控制直流电机。且各轴电机类型单独可调。 5、闭环控制的PID参数灵活可调。 6、提供4个通用Input接口和4个Output接口供用户拓展使用，可用于获取一些外部开关的信号以及控制一些点动的外部设备。 7、可联机和脱机运行。 8、可选择RS232和无线蓝牙两种联机方式。 9、提供接口函数（API）方便用户进行二次开发。 在此运动控制器的基础上，我拓展了它的API，这个拓展的API（SkyAPI）不仅能执行普通的运动控制功能，还附带天文运算，因此能应用到天文望远镜的控制上。而当你不用它来控制你的赤道仪时，完全可以用在其他的DIY场合，想像空间和可玩指数就提高了。 10、电机驱动器。 可配一个4轴的微电机驱动器来驱动EQ电机以及调焦电机，此驱动器接口与控制器接口完全兼容。驱动器有直流型和步进型两个版本。二、控制软件 在SkyAPI的基础上，开发了一套运行于Windows 环境下的控制软件（XIE）。XIE通过RS232或者蓝牙与控制器进行连接。有了此应用程序，就可以直接通过它控制和调试你的赤道仪。 此控制软件包含LX200协议，可与星图软件（Stellarium）、导星软件（GuiderMaster）对接，从而执行GOTO和导星操作，GOTO和导星速度可灵活设置。 可进行1~3星校准，提高GOTO精度。 各种配置参数（如减速比、PID参数）灵活可调。 XIE提供一开放接口，方便用户的其他程序与XIE通信，拓展XIE的功能。 APP概况如下。
1、启动界面 在启动界面中可设置控制端口、寻星端口、导星端口的端口号以及串口通讯参数。 其中，控制端口即XIE与SPARROW控制器的通讯串口；寻星端口即XIE与星图软件Stellarium的通讯端口；导星端口即XIE与导星软件GuiderMaster的通讯端口。 同时，用户可在启动界面设置星图软件和导星软件的自启动方式，并设置相应程序的执行文件路径，这样，在启动XIE控制软件时，相应的软件也同时启动。
2、联机/断开、退出、调试
联机/断开按钮：如启动时没有联机，可在此处联机。此处联机串口号和波特率在“com”页面中指定（与“启动”页面中的端口设置等效）。 退出按钮：断开与控制器连接并退出程序。 调试展开/折叠按钮：点击按钮“>>>>”，则控制器的调试页面展开。点击按钮“<<<<”，则展开的调试页面折叠。 可通过展开的调试页面查看和设置SPARROW控制器的硬件参数。在本赤道仪控制系统中，X轴连接的是赤纬控制电机，Y轴连接的是时角控制电机，Z轴连接的是调焦控制电机。 各参数根据用户实际情况灵活修改。比如： BaudRate：控制器与上位机通信的波特率。 CTYPE：轴电机类型和位置反馈方式。 RS：位置反馈系数。根据实际情况（减速比、电机细分数等）设置赤道仪运行1角秒对应的脉冲数。 VR：档位系数，即速度按钮1（1X）所对应于的移动速度。在本系统中VR=15(15角秒/秒）。 P：控制参数P。 I：控制参数I。 D：控制参数D。 MO：最大输出。3、数据显示
实时显示各轴的数据和运行状态。 坐标说明：系统把从SPARROW控制器得到的位置脉冲数转换成赤道仪坐标（用赤纬、时角标识，即EQDC/HA），再把赤道仪的坐标转换成星体坐标（用赤纬、赤经标识，即StarDC/RA）。与星图软件通讯时，发送的是星体坐标。 赤道仪坐标置数：可以通过“SET”按钮将赤道仪坐标手动置数。赤纬数据置数时，选中“W”复选框用来指示所设置的这个赤纬数据属于已过中天星体，否则指示所设置的这个数据属于未过中天星体。（一般仅调试时手动将赤道仪坐标置数。实际应用时，在GOTO框中输入星体坐标的赤纬、赤经值后直接点击“SetStar”按钮即可设置赤道仪指向某一星体。） 调焦轴数据显示 显示调焦轴（Z轴）的位置，和运行状态。可通过“Z0”按钮，将调焦轴数据清零。4、运行控制面板
XIE控制软件的各轴运行速度和GOTO速度通过运行控制面板中各轴的速度按钮设置。调试控制器时，可在控制面板中设定其他运行参数和速度，直接控制各轴以指定的速度和方式运行。5、系统参数调整和应用
（1）串口（com）参数设置 联机前需要设置各端口的串口号和波特率等参数。 控制端口：即XIE控制软件与SPARROW控制器联机的端口。 寻星端口：即XIE控制软件软件与星图软件（Stellarium）的通讯端口。 导星端口：即XIE控制软件与导师软件（Guider Master）的通讯端口。 由于XIE控制软件、星图软件、导星软件通常同时运行于同一PC上。因此，一般用虚拟的串口对来实现控制软件与星图、导星软件的连接即可，无需物理串口的连接。
（2）位置与时间参数设置 用户需要设置观测地的地理经纬度和时区，日期和时间自动从Windows系统读取填入。 经度：以时、分、秒计，东经为+，西经为-； 纬度：以度、分、秒计，北纬为+，南纬为-； 时区：东区为+，西区-。（3）校准参数设置 导星速率:设置用于导星的速率，以恒星速（15角秒/秒）为1X速率。 校准阶数:数值越大则校准精度越高,但所需的计算时间越长,一般设置为10即可 校准计算:进行校准时，星体的理论位置、实际位置数据将被自动记录并自动完成计算，无需用户干预。（4）命令流显示 实时显示与星图软件、导星软件的LX200通讯信息流。（5）GOTO、SetStar、校准操作 GOTO 在赤纬、赤经编辑框中输入星体坐标，点击“GOTO”按钮即可控制赤道仪GOTO到指定的星体。点击“STOP”按钮停止GOTO动作。 在赤纬、赤经编辑框中输入星体的坐标，点击“Star Set”按钮，即可将系统当前的星体坐标设置成所输入的坐标（赤道仪坐标也相应被设置），即为SetStar置星。 当控制软件与星图软件（Stellarium）连接后，在星图软件中下达了GOTO命令后，指定的坐标数据会自动填入赤纬、赤经编辑框中，并自动下达GOTO指令，从而实现直接在星图软件中控制赤道仪GOTO到指定星体的目的。 校准 选准星：系统可进行1~3星校准，校准前将所选取的用于校准的星体（以下简称准星）的坐标数据填入S1~S3的赤纬、赤经编辑框中。 进行校准：准星数据填入后，选中“进行校准”复选框，并设置校准星数（1~3）后开始进行校准。
6、视频查看
在视频设备页面，系统可用的视频设备和可选的格式在列表中显示出来。用户可在这里选择用于天文实时视频查看的视频设备。7、一些有用的操作 （1）关于脱机操作，SPARROW控制器可脱离上位机独立运行。在这种情况下，控制器可作为双跟+电调焦系统来使用。通SPARROW面板上的按键来设置各轴的速度，驱动各轴运行，从而进行赤道仪的调整，跟踪和调焦。 （2）为了不妨碍用户通过星图软件、导星软件进行GOTO或者导星，XIE控制软件设计成顶部磁吸式，将XIE控制软件拖到屏幕顶部时，软件自动收缩隐藏在后台执行，当鼠标指针触及XIE控制软件所在的顶部位置时，控制软件重新展开。（像QQ那样） （3）控制器上拓展功能键F1~F6的使用，为了方便用户的调整、校准和使用，SPARROW控制器上的拓展键F1~F6被设置成软件上某些功能按钮的快捷键。 当进行GoTo操作时，F1~F6的功能定义如下： 当进行校准操作时，F1~F6的功能定义如下： 三、API 以及二次开发 这里有多种选项。 1、什么也不做，直接使用XIE控制你的赤道仪。 2、使用控制器的SkyAPI开发自己的基于Windows的APP。 3、XIE控制软件提供了一个开放接口，你的应用程序可以使用这个接口和XIE进行通信，获取并补充XIE的功能。 4、直接使用控制器提供的接口协议开发自己的APP。由于这个接口协议是基于RS232的，因此可以做是跨平台开发。 软件调用层次如下图：THE END附：goto测试视频：https://v.youku.com/v_show/id_XMzAyNTI4OTM2NA==.html?spm=a2hcb.playlsit.page.1goto+导星视频：https://v.youku.com/v_show/id_XNDYxMjM4MzcxMg==.html?spm=a2hzp.8253869.0.0
直接放出下载地址吧，除了牛找不到其他词来形容 我以前基于STM32自己画的板子做过类似的东西。 小武生 发表于 2020-4-2 11:52
直接放出下载地址吧，除了牛找不到其他词来形容
☺不是单靠软件，软件基于控制器平台的。 蝶梦 发表于 2020-4-2 14:27
我以前基于STM32自己画的板子做过类似的东西。
我原先底层也用单片机控制直流电机goto。后来才搞这个控制器，步进、直流可以切换。 这个要顶！{:3_202:}
要分享就分享pcb 电路图和软件{:3_212:}
哈哈 坐进观天 发表于 2020-4-2 15:10
我原先底层也用单片机控制直流电机goto。后来才搞这个控制器，步进、直流可以切换。 ...
我做的没你那么完善，只是步进电机。不过我做的有一个能显示中文的屏幕，字库直接用我写的代码生成器编码进单片机程序。
蝶梦 发表于 2020-4-2 15:29
我做的没你那么完善，只是步进电机。不过我做的有一个能显示中文的屏幕，字库直接用我写的代码生成器编码 ...
中文我们也这么弄，灵活。反正也就那么几个字。要是字很多就得用字库芯片。 我也是因为小学自然课本的四季星空图入的坑，看着熟悉的图一言难尽{:5_302:} wait4love 发表于 2020-4-2 21:38
我也是因为小学自然课本的四季星空图入的坑，看着熟悉的图一言难尽 ...
真巧呀 wait4love 发表于 2020-4-2 21:38
我也是因为小学自然课本的四季星空图入的坑，看着熟悉的图一言难尽 ...
我也是因为小学自然，春季星空。我第一个认出的星座是狮子座。一言难尽。
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