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第一章：舵机控制板（PCA9685A）

这款舵机控制板的功能是接受上位机发送的I2C信号，通过芯片解码为十六路舵机的控制指令，进而实现舵机的扩展控制。 之所以采用这个舵机控制板进行舵机控制原因如下： 在2025年的备赛中，我们采用了机载计算机通过串口与一个单片机通信，单片机接受串口信号，收到之后解码去控制两路舵机。但是实际验证后，这种做法的风险高，时常出现控制失灵或不稳定的情况。这在比赛中是致命的。 在2026年的备赛中，我们针对以上问题进行了解决。首先我们想到使用机载计算机与飞控之间的通信是相对稳定的，于是我们想到机载计算机通过mavros与飞控通信，去控制接在飞控空闲通道上的舵机去实现投放任务，但是经过我们的研究，由于飞控固件版本问题与某些未知的问题，始终无法实现计算机对舵机的控制，于是我们更换方案。幸运的是我们今年经费充足的情况下更换了Jetson系列电脑，这个电脑的主板上带有可编程控制的GPIO接口。进一步我们尝试了直接驱动GPIO输出PWM波去控制舵机。我们确实能成功控制舵机，但是实测这个方案的稳定性也不足，时常出现控制错误的奇怪问题（比如代码控制1号舵机，但是2号舵机运动）。我们探求原因，找到是系统定时器资源有限，控制pwm时，后初始化的舵机对象会覆盖掉先初始化舵机对象的定时器资源，表现为控制混乱。于是我们就找到了这款舵机控制板，在机载计算机配置I2C输出，与这个控制板通信，得到了较为稳定可靠的舵机投放控制。下文介绍Jetson与舵机控制板的通信的具体配置方式。

第二章：Jetson I2C 与 Adafruit ServoKit 安装配置记录

本章整理了 Jetson 设备上检查 I2C、判断是否需要启用接口，以及安装 adafruit_servokit 的操作步骤。

1. 检查系统中已有的 I2C 总线

先安装常用工具：

sudo apt update
sudo apt install -y i2c-tools python3-pip python3-venv git

加载 I2C 用户态设备模块：

sudo modprobe i2c-dev

检查系统中是否已经有 I2C 设备节点：

ls -l /dev/i2c*

查看 I2C 总线列表：

i2cdetect -l

如果能看到类似下面的输出，说明系统已经注册了 I2C 总线：

/dev/i2c-0
/dev/i2c-1
/dev/i2c-7

注意：/dev/i2c-1 中的 1 不一定等于硬件文档里的 I2C1，需要结合 Jetson 型号和 i2cdetect -l 输出判断。

2. Jetson-IO 页面中是否需要选择功能

如果进入 Jetson-IO 后看到类似这些选项：

aud
extperiph3_clk
extperiph4_clk
i2s2
pwm1
pwm5
pwm7
spi1
spi3
uart-cts/rts

这些都不是 I2C。

含义大致如下：

选项 含义
i2s2 音频 I2S 接口
pwm1 / pwm5 / pwm7 PWM 输出
spi1 / spi3 SPI 总线
uart-cts/rts UART 串口硬件流控
aud / extperiph*_clk 音频或外设时钟相关功能

如果目标是使用 I2C 设备，不需要勾选这些选项。

截图里没有 i2c 选项，通常说明：

  1. 40-pin 上的 I2C 已经默认启用；
  2. 当前板子的 I2C 不是通过 Jetson-IO 这个页面切换；
  3. 需要通过设备树或 pinmux 配置，但这通常是自定义载板才需要。

3. 扫描 I2C 设备

接好 I2C 设备后，先确认接线：

Jetson I2C 设备
3.3V VCC
GND GND
SDA SDA
SCL SCL

然后扫描常见总线：

sudo i2cdetect -r -y 1

如果没有发现设备，可以根据 i2cdetect -l 的结果尝试其他总线，例如：

sudo i2cdetect -r -y 0
sudo i2cdetect -r -y 7

如果使用的是 Adafruit PCA9685 舵机驱动板，默认地址通常是：

0x40

扫描结果中看到 40，通常表示 PCA9685 已被识别。

4. 安装 Adafruit ServoKit

Python 导入名是：

from adafruit_servokit import ServoKit

但 pip 安装包名是：

adafruit-circuitpython-servokit

直接安装：

python3 -m pip install adafruit-blinka
python3 -m pip install adafruit-circuitpython-servokit

安装完成后测试导入：

python3 -c "from adafruit_servokit import ServoKit; print('ServoKit OK')"

如果输出：

ServoKit OK

说明安装成功。

5. 如果 pip 报 externally-managed-environment

部分系统不允许直接向系统 Python 安装包，可能出现 externally-managed-environment 报错。

这种情况下建议使用虚拟环境：

python3 -m venv ~/servokit-env
source ~/servokit-env/bin/activate
pip install adafruit-blinka adafruit-circuitpython-servokit

以后运行程序前先进入虚拟环境：

source ~/servokit-env/bin/activate
python3 your_script.py

6. ServoKit 简单测试程序

如果 I2C 能扫描到 PCA9685，例如地址为 0x40，可以创建测试脚本：

from adafruit_servokit import ServoKit

kit = ServoKit(channels=16)

kit.servo[0].angle = 90

运行：

python3 your_script.py

如果遇到 I2C 权限问题，可以先用 sudo 测试：

sudo python3 your_script.py

更长期的做法是把当前用户加入 I2C 相关用户组，具体组名以系统为准。

7. 常见问题

7.1 找不到 /dev/i2c*

先执行：

sudo modprobe i2c-dev
ls -l /dev/i2c*

如果仍然没有，说明当前系统没有启用对应 I2C 控制器，或者设备树/pinmux 未配置好。

7.2 Jetson-IO 里没有 I2C 选项

这是常见情况。不要选择 spi、pwm、i2s 来代替 I2C。

应先用下面命令确认系统是否已有 I2C 总线：

ls -l /dev/i2c*
i2cdetect -l

7.3 i2cdetect 扫不到设备

检查以下内容：

  1. 设备是否供电；
  2. SDA 和 SCL 是否接反；
  3. 是否共地；
  4. I2C 设备是否只支持 3.3V 或 5V；
  5. 是否有上拉电阻；
  6. 是否扫描了正确的 I2C bus；
  7. 设备地址是否和默认地址不同。

7.4 不建议直接使用 Raspberry Pi 的 dtoverlay

Jetson 与 Raspberry Pi 的设备树加载方式不同。

在 Jetson 上通常使用：

sudo /opt/nvidia/jetson-io/jetson-io.py

或根据 Jetson Linux 文档配置 DTB/DTBO 与 /boot/extlinux/extlinux.conf。

不要直接照搬：

dtoverlay -d /boot/dtb/overlay i2cX

这通常不是 Jetson 的正确操作方式。

8. 推荐执行顺序

完整流程建议如下：

sudo apt update
sudo apt install -y i2c-tools python3-pip python3-venv git
sudo modprobe i2c-dev

ls -l /dev/i2c*
i2cdetect -l
sudo i2cdetect -r -y 1

python3 -m pip install adafruit-blinka
python3 -m pip install adafruit-circuitpython-servokit

python3 -c "from adafruit_servokit import ServoKit; print('ServoKit OK')"

如果 pip install 报错，则改用虚拟环境：

python3 -m venv ~/servokit-env
source ~/servokit-env/bin/activate
pip install adafruit-blinka adafruit-circuitpython-servokit
python3 -c "from adafruit_servokit import ServoKit; print('ServoKit OK')"