基于STM32的两轮自平衡小车

代码开发记录 2016.9.24 更新了卡尔曼相关的数据结构，使其同 卡尔曼滤波C代码分析.pdf 相对应 存在问题：Gyro_x的赋值代码被杠调，不知原因 mpu6050及卡尔曼滤波相关结构体： 1. kalman.h： KALMAN_STRUCT 2. mpu6050_measure.h: typedef struct { xyz_f_t Acc_f; //加速度 xyz_f_t Gyro_f; //角速度 s16 Tempreature; xyz_f_t Acc_f_g; //加速度(单位是g) xyz_f_t Gyro_f_g; //角速度(单位是角度) xyz_s16_t Acc_temp[10]; //滑动滤波缓冲区 xyz_s16_t Gyro_temp[10]; //滑动滤波缓冲区 }MPU6050_OUTPUT_STRUCT; 3. bsp_mpu6050.h: typedef struct { u8 mpu6050_buffer[14]; xyz_s16_t Acc_I16; //加速度输入原始值 xyz_s16_t Gyro_I16; //角速度输入原始值 s16 Tempreature; }MPU6050_STRUCT; 2016.9.25 加入 attitude computation.c 和 attitude computation.h 设计思路： bsp_mpu6050提供数据读取 mpu6050_measure提供数据倍率变换和相关滤波 kalman提供姿态解算算法 在attitude computation.c中定义姿态结构体（卡尔曼结构体）作为姿态存储空间，调用卡尔曼相关函数进行解算 也就是说上面三个文件都是提供一些方法，在attitude computation.c将这些方法按照顺序组合，形成姿态解算 9.26 改造bsp_mpu6050和mpu6050_measure内函数结构，入参全部改为指针形式 mpu6050相关结构体移入attitude_computation.c MPU6050_STRUCT mpu6050; MPU6050_OUTPUT_STRUCT mpu6050_output; 9.27 关于MPU6050模块： MPU6050模块的AD0是内部通过一个电阻接GND。 悬空相当于低电平。接VCC能够得到高电平，不会造成VCC与GND直连。 10.3 工程更新为C8和ZE双编译版本。 对时间单位问题的解决： 由于使用的芯片是F103，理论上应该尽量减少float型变量的操作，所以在主函数内的时间参数均设定为 以u32型，毫秒为单位的变量 也就是说，1s在变量中被表示为 u32 dt = 1000; //1000ms 对于kalman等需要float类型时间的函数，采用在函数内部手动转换的方式解决。 将attitude computation.c 和 attitude computation.h 改名为 attitude_computation.c 和 attitude_computation.h 参数类型选择问题： u32 = uint32_t = typedef unsigned int s32 = int32_t = typedef signed int 参考匿名飞控，决定把角度和角速度值用float型变量表示。在pid算法里面用p值调整放大倍数。 如果用s32类型表示，在乘p值的时候就有可能造成变量整体过大，有可能接近变量最大值。所以先用float，然后用p的倍率放大。 更新Accel_To_Angle函数 旧函数： void Accel_To_Angle(xyz_f_t * Accel,xyz_f_t * Angle_t) { // xyz_f_t Angle_t; //用加速度计数据计算角度的估价值 Angle_t->z = atan2(Accel->y,Accel->x)*180.0/PI; //计算倾角，并转化为弧度制，取值范围0-2π，这个地方转化为弧度制好像很没用，还有点捣乱 Angle_t->x = atan2(Accel->z,Accel->y)*180.0/PI; Angle_t->y = atan2(Accel->x,Accel->z)*180.0/PI; // return Angle_t; } 新函数： void Accel_To_Angle(xyz_f_t * Accel,xyz_f_t * Angle_t) { Angle_t->z = atan2(Accel->y,Accel->x); //计算倾角 Angle_t->x = atan2(Accel->z,Accel->y); Angle_t->y = atan2(Accel->x,Accel->z); } 10.4 更新了bsp_pwm_out中的速度输入函数。 完善了schedule.c。 建立data_transfer.c和data_transfer.h。 在usart1的接受中断里加入接受中断处理函数， 后续准备在接收中断中做命令识别，支持串口调节pid。 想起来了，uint8_t中的t是typedef的意思。 10.5 增加movement_control文件，形成集 电机驱动 和 速度采集 为一体的硬件抽象层 完成协议及其解析函数 /* 长度： 7 Byte Byte1 包头 0xAA Byte2 识别符 1~255 Byte3 内容1 Byte4 内容2 Byte5 内容3 Byte6 内容4 Byte7 包尾 0xBB */ 2016.10.14 对scheduler.c里面的delay_ms相关逻辑进行改动 if(delay_ms_counter != 0) 改为 if(delay_ms_counter >= 0) 删除： //这句话应该不会起作用，算是增强鲁棒性吧 //如果delay_ms_counter<0了，整个延时逻辑就出大问题了 if(delay_ms_counter < 0) delay_ms_counter = 0; bsp_i2c.c中I2C_1_Init()里加入 //************************************************************************** //新加入部分，用于释放I2C总线 //************************************************************************** GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;//IIC??PB6--SCL,PB7--SDA GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD; //复用输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //50MHZ GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); for(i=0;i<10;i++) { GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6); delay_us(100); GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6); delay_us(100); } //************************************************************************** //结束 //************************************************************************** 和 //百度文库里面的一片文档说要使能应答功能 I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, ENABLE);//使能应答功能 发现加入的代码都没有用，好像还带来了新问题 在IICwriteBit里面加了一个100us的delay就好了 void IICwriteBit(u8 dev, u8 reg, u8 bitNum, u8 data){ u8 b; Delay_Us(100); //加入了100us延迟 IIC_Read_nByte(dev, reg, 1, &b); b = (data != 0) ? (b | (1 << bitNum)) : (b & ~(1 << bitNum)); mpu6050_ok = !( IIC_Write_1Byte(dev, reg, b) ); //IIC_Write_1Byte正常情况返回0，经过去反mpu6050_ok = 1 } 10.17 改用软件I2C Accel_To_Angle内改用角度制 发现mpu6050在上电后直接初始化返回数据是0,在初始化前加200ms延时解决问题 增加串口2驱动，开串口2接收中断，但没有转接printf函数，printf函数还在usart1上 在All_Init函数里统一配置中断优先级分组方式 调整All_Init函数结构 弃用以systick为计时器的Delay_ms()函数，延时改用以while循环方式实现的Delay_Ms()和Delay_Us() 后期逐步开始使用基于timer的延时函数 车轮转向控制部分还没有写完， 引脚选用还没有经过检查 后续工作： 1.确定Timer使用情况 2.确定GPIO使用情况 定时器： C8：3个通用定时器，1个高级定时器 ZE：4个通用定时器，2个高级定时器，1个基本定时器 GPIO： C8：PA0-15 PB0-15 PC13-15 USART1 TX PA9 RX PA10 USART2 TX PA2 Rx PA3 USART3 TX PB10 RX PB11 Soft_IIC PB8 PB9 输出： Timer3 CH3 PB0 CH4 PB1 输入： Timer1 CH1 PA8 Timer3 CH1 PA6 延时： Timer4 系统时间测量 Timer2 电机控制： PA1 PA2 PA3 PA4 10.20 初步制作了电机控制函数，但存在输入变量为s32型，但是pwm输出只支持u16的问题，此处可能导致数值溢出 PWM输出函数里面设置的最大计数值为1000，不知道1000是不是最大计数值 Get_Speed里缺少含有物理意义的单位换算 11.1 对IO端口进行官方例程匹配 完成电机控制的4个引脚配置为 AIN2:GPIOB 15 AIN1:GPIOB 14 BIN1:GPIOB 13 BIN2:GPIOB 12 把 movement_control、Timer_In_Out 拆成 bsp_motor、bsp_encoder、movement_control。