【平衡小车分享日记】（二）CubeMX配置+代码

【平衡小车分享日记】（二）CubeMX配置+代码

接上文【平衡小车分享日记】（一）硬件部分

参考资料：（里面有源码）

​​​​​​STM32系列(HAL库)——F103C8T6通过MPU6050+DMP姿态解算读取角度及温度_嵌入式创客工坊的博客-CSDN博客_6050dmp

【STM32】HAL库 PWM控制电机转速与编码器读取（超详解）_鲁乎乎的博客-CSDN博客_hal库控制步进电机
两位博主的讲解非常详细，在此谢过！

目录

一、CubeMX配置

1、配置RCC、SYS、时钟树

2、配置串口1

3、MPU6050 

4、配置编码器模式

5、配置PWM模式

6、配置GPIO

7、配置FreeRTOS

8、导出工程

二、部分代码

1、串口1打印

2、freertos.c文件内代码

      入口MPU6050_Start()代码：

      入口Control_Start()代码：

3、control.c文件内代码

      control.h文件内代码

 三、代码下载

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一、CubeMX配置

说明：

        咱们就不讲原理什么的了，太多了。我们直接上图。芯片选择咱们就不说了，附一张总图，小车功能实现到直立环、速度环

1、配置RCC、SYS、时钟树

2、配置串口1

3、MPU6050 

两个引脚都配置为开漏输出

4、配置编码器模式

5、配置PWM模式

6、配置GPIO

这里的PB12PB13PB14PB15控制电机正反转，我备注了AIN12、BIN12,代码也会有修改，嫌麻烦的可以不用备注。

7、配置FreeRTOS

        这里我FreeRTOS配置了3个进程，分别是Task_MPU6050、Task_Control、Task_Oledshow，入口函数分别是MPU6050_200HZ、Control_100HZ、Oledshow_5HZ，这个自己设置就好，无关紧要。

        但是FreeRTOS的时钟我没有区别开，剩下的定时器可能留着有用。不然FreeRTOS的延时用定时器3来做。

8、导出工程

二、部分代码

1、串口1打印    //便于调试

/* USER CODE BEGIN 0 *///加入头文件 #include "stdio.h"int fputc(int ch, FILE *fp)
{while(!(USART1->SR & (1<<7)));USART1->DR = ch;return ch;
}/* USER CODE END 0 */

2、freertos.c文件内代码

void MPU6050_200HZ(void const * argument)
{
/* USER CODE BEGIN MPU6050_200HZ *///MPU6050数据采集MPU_Init();								//=====初始化MPU6050while(mpu_dmp_init());				    //=====初始化MPU6050的DMP模式,用while等待printf("MPU6050初始化成功！n");/* Infinite loop */for(;;){MPU6050_Start();osDelay(5);  }
/* USER CODE END MPU6050_200HZ */
}/* USER CODE BEGIN Header_Control_100HZ */
/**
* @brief Function implementing the Task_Control thread.
* @param argument: Not used
* @retval None
*/
/* USER CODE END Header_Control_100HZ */
void Control_100HZ(void const * argument)
{
/* USER CODE BEGIN Control_100HZ */
/* Infinite loop */for(;;){Control_Start();osDelay(10);}
/* USER CODE END Control_100HZ */
}

入口MPU6050_Start()代码：

#include "mpu6050.h"
#include "stdio.h"
#include "inv_mpu.h"float pitch,roll,yaw; 								  			 	//欧拉角(姿态角)
short aac_x,aac_y,aac_z;										   //加速度传感器原始数据
short gyro_x,gyro_y,gyro_z;											//陀螺仪原始数据void MPU6050_Start(void)                                //MPU6050数据采集
{   mpu_dmp_get_data(&pitch,&roll,&yaw);MPU_Get_Accelerometer(&aac_x,&aac_y, &aac_z);				//得到加速度传感器数据MPU_Get_Gyroscope(&gyro_x, &gyro_y, &gyro_z);				//得到陀螺仪数据/**********************测试*************************/
//      printf("acc_x  = %dn", aac_x);
//		printf("aac_y  = %dn", aac_y);
//		printf("aac_z  = %dn", aac_z);
//		printf("gyro_x = %dn", gyro_x);
//		printf("gyro_y = %dn", gyro_y);
//		printf("gyro_z = %dn", gyro_z);
//		printf("X:%.2f°	Y:%.2f°	Z:%.2f°rn",pitch,roll,yaw);//串口1输出采集信息
/***************************************************/

入口Control_Start()代码：

#include "control.h"void Control_Start(void)
{Encoder_Left  =  Read_Encoder(2);                //===读取编码器的值Encoder_Right = -Read_Encoder(4);                  //===读取编码器的值/**********************测试*************************/
//		printf("Encoder_Left 	= %d Encoder_Right = %dn",Encoder_Left,Encoder_Right);
/***************************************************/		//	1、确定直立环PWM	Balance_Pwm = Balance_UP(pitch,gyro_y);//	2、确定速度环PWM	Velocity_Pwm = velocity(Encoder_Left,Encoder_Right);//	3、确定转向环PWM//	4、确定最终左右电机PWMMoto1 = Balance_Pwm + Velocity_Pwm;Moto2 = Balance_Pwm + Velocity_Pwm;Xianfu_Pwm();Turn_Off(pitch);
//	5、设置电机Set_Pwm(Moto1,Moto2);}

3、control.c文件内代码

#include "control.h"
#include "balance_car.h"int   Dead_Zone = 200 ;    //死区电压
float Movement  = 0 ;         //速度调节  float balance_UP_KP = 340 ;	 // 小车直立环KP
float balance_UP_KD = 0.6 ;
float velocity_KP	  = -60 ;
float velocity_KI   = -0.3 ;/**************************************************************************
函数功能：单位时间读取编码器计数
入口参数：定时器
返回  值：速度值
**************************************************************************/
int Read_Encoder(uint8_t TIMX)
{int Encoder_TIM;    switch(TIMX){case 2:  Encoder_TIM= (short)TIM2 -> CNT;  TIM2 -> CNT=0;break;case 4:  Encoder_TIM= (short)TIM4 -> CNT;  TIM4 -> CNT=0;break;	default:  Encoder_TIM=0;}return Encoder_TIM;
}/**************************************************************************
函数功能：直立PD控制
入口参数：角度、机械平衡角度（机械中值）、角速度
返回  值：直立控制PWM
作    者：大鱼电子
**************************************************************************/
int Balance_UP(float Angle,float Gyro)
{  float Bias;int Balance;Bias=Angle-Mechanical_balance;    							 //===求出平衡的角度中值和机械相关Balance=balance_UP_KP*Bias+balance_UP_KD*Gyro;  //===计算平衡控制的电机PWM  PD控制   kp是P系数 kd是D系数 return Balance;
}/**************************************************************************
函数功能：速度PI控制
入口参数：电机编码器的值
返回  值：速度控制PWM
**************************************************************************/int velocity(int encoder_left,int encoder_right)
{  static float Velocity,Encoder_Least,Encoder,Movement;static float Encoder_Integral;
//==================速度PI控制器=============================================================//	Encoder_Least =(Encoder_Left+Encoder_Right)-0;                    //===获取最新速度偏差==测量速度（左右编码器之和）-目标速度（此处为零） Encoder *= 0.8f;		                                                //===一阶低通滤波器       Encoder += Encoder_Least*0.2f;	                                    //===一阶低通滤波器    Encoder_Integral +=Encoder;                                       //===积分出位移 积分时间：10msEncoder_Integral=Encoder_Integral-Movement;                       //===接收遥控器数据，控制前进后退if(Encoder_Integral>10000)  	Encoder_Integral=10000;             //===积分限幅if(Encoder_Integral<-10000)		Encoder_Integral=-10000;            //===积分限幅	Velocity=Encoder*velocity_KP+Encoder_Integral*velocity_KI;        //===速度控制	if(pitch<-40||pitch>40)Encoder_Integral=0;     						//===电机关闭后清除积分return Velocity;
}/**************************************************************************
函数功能：赋值给PWM寄存器
入口参数：左轮PWM、右轮PWM
返回  值：无
**************************************************************************/
void Set_Pwm(int moto1,int moto2)
{if(moto1<0)			AIN2(0),			AIN1(1);else 	          AIN2(1),			AIN1(0);PWMA=Dead_Zone + myabs(moto1);if(moto2<0)			BIN1(1),			BIN2(0);else        		BIN1(0),			BIN2(1);PWMB=Dead_Zone + myabs(moto2);	
}/**************************************************************************
函数功能：绝对值函数
入口参数：int
返回  值：unsigned int
目    的：经过直立环和速度环以及转向环计算出来的PWM有可能为负值而只能赋给定时器PWM寄存器只能是正值。故需要对PWM进行绝对值处理
**************************************************************************/
int myabs(int a)
{ 		   int temp;if(a<0)  temp=-a;  else temp=a;return temp;
}/**************************************************************************
函数功能：限制PWM赋值 
入口参数：无
返回  值：无
**************************************************************************/
void Xianfu_Pwm(void)
{//===PWM满幅是7200 限制在7000if(Moto1<-7000 )  Moto1=-7000 ;if(Moto1> 7000 )  Moto1= 7000 ;if(Moto2<-7000 )  Moto2=-7000 ;if(Moto2> 7000 )  Moto2= 7000 ;
}/**************************************************************************
函数功能：异常关闭电机
入口参数：倾角和电压
返回  值：无
**************************************************************************/
void Turn_Off(float angle)
{if(angle<-40||angle>40)	  //===倾角大于40度关闭电机	{	                                																	 AIN2(0),			AIN1(0);BIN1(0),			BIN2(0);}		
}

control.h文件内代码

#ifndef __CONTROL_H
#define __CONTROL_H#include "main.h"#define Mechanical_balance 0   //机械零点,无超声波、电池平躺着的小车机械中值#define AIN1(PinState)	HAL_GPIO_WritePin(AIN1_GPIO_Port,AIN1_Pin,(GPIO_PinState)PinState)
#define AIN2(PinState)	HAL_GPIO_WritePin(AIN2_GPIO_Port,AIN2_Pin,(GPIO_PinState)PinState)#define BIN1(PinState)	HAL_GPIO_WritePin(BIN1_GPIO_Port,BIN1_Pin,(GPIO_PinState)PinState)
#define BIN2(PinState)	HAL_GPIO_WritePin(BIN2_GPIO_Port,BIN2_Pin,(GPIO_PinState)PinState)#define PWMA   TIM1->CCR4
#define PWMB   TIM1->CCR1//extern float Angle_Balance,Gyro_Balance;            //平衡倾角 平衡陀螺仪 转向陀螺仪 int Read_Encoder(uint8_t TIMX);                     //读取编码器计数   int Balance_UP(float Angle,float Gyro);  						//直立环
int velocity(int encoder_left,int encoder_right);  	//速度环void Set_Pwm(int moto1,int moto2);
int myabs(int a);
void Xianfu_Pwm(void);
void Turn_Off(float angle);#endif

 三、代码下载

链接： 
提取码：DT99