电磁循迹智能车基于stm32cubeMX、HAL库—我的第一辆智能车
我的第一辆智能车—电磁循迹智能车
提示：本文适用于初学，想完成一个基础四轮车练练手者，大佬还请勿喷，不过欢迎提出意见，有纰漏之处我将及时纠正。
注：工程代码链接已贴在文末。
前言：
所用到的硬件平台：
stm32f103c8t6，舵机，电机，L298N驱动模块，OLED，电磁杆，干簧管，基础四轮车模。
所用到软件部分：
PID算法，ADC多路采集配置DMA，OLED驱动程序，环岛处理，普通GPIO口使用。
智能车图片
进入正题
一、舵机模块
（1）舵机，三条线路，一条GND，一条VCC，一条给予PWM波输入。
控制舵机角度主要是控制PWM波的大小，不同的PWM对应不同的角度。中间角度的占空比为7.5%。这个值上下加减对应控制舵机左右角度。
（2）一个对应的PWM确定一个对应的角度。注意的是时间周期应配为20MS，频率50HZ。
（3）在设置最大主频72MHZ的情况下，计数值设为2000-1，预分频系数设为720-1。CUBEMX注意通道使能。工程代码中可以直接操纵寄存器TIM1->CCR3 = 143。（143是我设置的中间值，正常情况下应该是150）
二、电机、L298N驱动模块
（1）电机引出的两条线路不分正负，表现出来只是正反转，之后用代码普通GPIO口控制即可。LM298N左右端子分别接电机的引脚。
（2）中间排针四个口接普通GPIO口，用于stm32单片机控制其正反转。
（3）两边的口接PWM，设置占空比控制电机的转速。
三、PID算法
add.c文件中的PID控制部分
使用的是位置式PID
代码如下：
void Control(void)
{
static float EP,PWM,ISUM,LAST_EP,a = 0,sum,EP_H,LAST_EP_H,k = 0,y,z;
float L_value_shuzhi,L_value,R_vlaue_shuzhi,R_value,J;
L_value_shuzhi =adc(2);// adcbuf[0];
L_value = adc(3);//adcbuf[1];
R_value = adc(4);//adcbuf[2];
R_vlaue_shuzhi = adc(0);//adcbuf[3];
EP = R_value - L_value;//传入PID控制器的差值
ISUM += EP; //积分
PWM = P*EP + I*ISUM + D*(EP - LAST_EP); //PID控制部分
LAST_EP = EP; //记录上一次的差值
}
传入主函数控制
void main(void)
{
while(1) //用户理想值
{
TIM1->CCR3 =143+Control(); //转向控制系统，核心部分
}
}
P：proportion，比例，就是用户期望值，与传感器返回值的差值，偏差。
I：integral，积分，记录了从某一时刻开始，所有的偏差的累积。
D：derivative，微分，是偏差的偏差，相当于偏差的导数，偏差变化的速率。
四、OLED
（1）对于OLED来说一般网上有很多相关的驱动文件，和其能调用的子函数。直接加入工程，修改一下引脚就可以调用了。使用CUBEMX配置使能硬件IIC驱动IIC。
（2）链接：https://download.csdn.net/download/cubejava/21518138
五、电磁杆
（1）电磁杆我们组硬件员是自己画板去某创开板拿回来自己制好了的，但是在使用时发现两边对称的电感值不一样，相差很大。这个情况是也许是可以用卡尔曼滤波算法解决的，但是由于我目前的技术太菜，无法实现，所以很遗憾，我们不能用自己的电磁感进行循迹，而这恰恰是这个比赛最关键的一步。
（2）我们最后只能买了某龙的电磁杆，说实话，买的电磁杆质量那叫一个好。可以直接拿来用，完全可以不用滤波，效果贼好。六个电感，我们只用了4个，两个水平的用于检测直道和弯道，两个竖直的用于检测环岛。（电感检测电磁场的变化，转化为电压—电磁感应，用多路ADC采集值传回）。
（3）所以如果是初次参加比赛建议买现成的电磁杆，可用省去很多麻烦，把精力放在代码优化上。
六、ADC多路采集配置DMA
以下为cubeMX的配置
在程序中添加以下代码即可使用
uint16_t adcbuf[5];//五路ADC存储数组。
HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1 );//开启ADC。
HAL_ADC_Start_DMA (&hadc1 ,(uint32_t *)adcbuf,5);//开启五路DMA
后面使用数组数据即可，如电感一的值则是adcbuf[0]，电感二的值则是adcbuf[1]，以此类推。
八、干簧管（用于检测停车）
（1）提到干簧管是比较难受的（不是因为难，很简单），我真的直接裂开。比赛时干簧管没有检测到。
（2）干簧管模块一般有三条线路，一条VCC（用3.3V即可，之前我接的5V,多用几次芯片就烧坏了），一条GND，还有一条信号线，用于检测电平变化。若没有检测到永磁铁时，处于高电平，检测到永磁铁后处于低电平。程序控制的方式是用一路ADC检测其传回来的值，判断其高低电平，进而写对应的用户代码。
（3）而我当时比赛时干簧管为什么没有检测到，因为我把我的干簧管检测程序写在了子函数里，并设置了一个标志位，当检测到时标志位计数，加到我的预设值后实现相应的用户代码。思路是没有问题，但是我的子函数有问题！！！原因是每次进去我的子函数里，变量值就会被刷新为0，根本达不到我的预设值！所以根本进不去我的用户代码。
（4）比赛结束后那天晚上我一直睡不着在想为什么会检测不到，最后我发现我忘记加static,静态变量了（变量只初始化一次）。所以平时写代码要多多灵活应用static啊！static,static,static,重要的东西说三遍。
八、普通GPIO口使用
这个也不用多说了，直接在cubeMX使能配置就好了。
程序里需要调用的函数一般就三个：
HAL_GPIO_WritePin (GPIOX ,GPIO_PIN_X , x（0或1）);
HAL_GPIO_ReadPin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
HAL_GPIO_Toggle(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
九、环岛处理
（1）环岛处理部分我使用的是比较容易想到的思路——闭环控制，即检测到标志点则卡死程序强行打角度进入环岛，好处是程序简单，容易理解，效果明显。坏处时会出现一些偶然性，受环境影响大。
（2）如图环岛的关键点，我分为四个点，刚到，即将入，刚出，即将出。分设相应的检测值范围和标志位。
具体程序处理见工程代码。
总结
（1）怎么说呢，这次比赛也还是算尽力了吧，一个月来天天去赛道调车，基本上都是晚上11：00左右才依依不舍离开实验室。最后比赛时轮胎打滑，速度没来得及提上去，只得了三等奖，能力还不够啊！不足的地方还很多，需要学的东西还有很多，在这里就不多说了。路漫漫其修远兮，吾将上下而求索！
（2）以上写的很多只是我自己片面的想法，而且能力有限，有不足的地方欢迎指出。
（3）最后，因为自己也是花了时间和心血一点一点才完成的工程、写出的代码，所以不太想被人白嫖，故设置了付费，还请大家理解。不过博文中大部分已经进行了详细说明，只要稍微会一点stm32应该就能独立完成整个智能车了。欲速则不达，加油！
工程代码链接：https://download.csdn.net/download/cubejava/41879499