智能小车知识点总结

ARM 体系结构

一个公司的名字(英国)
一种处理器的体系架构(精简指令集RISC==>高性能低功耗)
采用这种架构的处理器

ARM系列 ARM内核 经典芯片
Cortex-M(mcu) M0/M1/M3/M4 STM32F407
Cortex-A(Application) A5/A7/A8/A9/A53 S5P6818
Cortex-R(realtime) R4/R5/R7/R8

STM32是意法半导体公司基于Cortex-M3/M4内核研发的一款微控制器(mcu)，
主用应用于控制场合、工控场景。凭借着产品多样化，极高的性价比，
简单易懂的固件库开发方式，STM32在嵌入式领域深受欢迎。

GPIO

1，问题的引入
微控制器通过引脚连接控制输入输出设备
==>
STM32 GPIO的操作

2，STM32 GPIO的概述
GPIO是什么? General Purpose Input Output 通用目的的输入输出口线
其本质就是从芯片内部引出一根复用的口线，而且可以由CPU配置成不同的功能。
如: 输出功能、输入功能，其它的复用功能。

STM32F4XX共有144根GPIO口线，分为9组，记为GPIOA,GPIOB,GPIOC，。。。GPIOI。简写为PA、PB、PC…
PI。每组管理16根GPIO口线，编号为0~15。如GPIOA这一组有16个GPIO口，分别记为GPIOA0，GPIOA1,…
GPIOA15，简写为PA0,PA1,PA2,…PA15。

3，STM32F4XX GPIO内部原理结构（请参考《STM32F4中文参考手册》第7章）
每个GPIO口内部都可以配置成:
(1)输入功能:
CPU可以获取该GPIO口的外部输入的一个电平状态。输入功能也有几种模式:
a. 带上拉的输入(input pull-up)：内部接了一个上拉电阻
默认的输入状态是高电平，可以被外部拉低
b. 带下拉的输入(input pull-down):内部接了一个下拉电阻
默认的输入状态是低电平，可以被外部拉高
c. 输入悬空(input floating):内部既没有接上拉电阻，也没有接下拉电阻
输入的信号完全由外部连接决定

(2)输出功能:
CPU可以往GPIO口输出一个电平状态。输出功能也有几种模式
a. 输出推挽(Push-Pull)： 即可以输出高电平，也可以输出低电平
设置为输出高电平: 有电流流出，把外部拉高
设置为输出低电平: 电流流入芯片入地，把外部拉低
b. 输出开漏(Open-Drain)： 没有输出电流的能力，但是可以输出低电平
设置为输出高电平: 实际上为开路状态
设置为输出低电平: 电流流入芯片入地，把外部拉低

(3)复用功能: Alternate Function
复用功能是指GPIO口用作其它功能的口线，如I2C、UART、SPI等等
每个GPIO口可以配置成多达16种复用功能，记为AF0,AF1,…AF15。

使用GEC固件库实现GPIO操作(gec_gpio.h)

/*
Gec_GPIO_Init: 初始化一个GPIO引脚
@GPIOx: 指定GPIO分组，如：GPIOA, GPIOB,…
@GPIO_Pin: 指定GPIO引脚编号，如：GPIO_Pin_0, GPIO_Pin_1,…
@gpio_mode: 指定GPIO的模式
enum GPIO_MODE
{
GPIO_MODE_IN_FLOATING, // 输入悬空
GPIO_MODE_IN_PULLUP, //带上拉的输入
GPIO_MODE_IN_PULLDOWN, //带下拉的输入
GPIO_MODE_IN_ANALOG, //模拟输入
GPIO_MODE_OUT_PP, //输出推挽
GPIO_MODE_OUT_OD, //输出开漏
GPIO_MODE_EXTI_Rising, //外部中断　“上升沿中断”
GPIO_MODE_EXTI_Falling, //外部中断 “下降沿中断”
GPIO_MODE_EXTI_Both, //外部中断，“双边沿中断 上升沿 || 下降沿”
GPIO_MODE_UNKOWN, //未知
};

返回值:
成功返回0
失败返回-1
/
void Gec_GPIO_Init(GPIO_TypeDef GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, enum GPIO_MODE gpio_mode);

/*
Gec_GPIO_Get_Value: 获取某个GPIO的值
@GPIOx: 指定GPIO分组，如：GPIOA, GPIOB,…
@GPIO_Pin: 指定GPIO引脚编号，如：GPIO_Pin_0, GPIO_Pin_1,…
返回值:
0 -> 低电平
1 -> 高电平
/
int Gec_GPIO_Get_Value(GPIO_TypeDef GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

/*
Gec_GPIO_Set_Value: 设置某个GPIO的值
@GPIOx: 指定GPIO分组，如：GPIOA, GPIOB,…
@GPIO_Pin: 指定GPIO引脚编号，如：GPIO_Pin_0, GPIO_Pin_1,…
@value:要设置的值
0 -> 低电平
1 -> 高电平
返回值：
无。
/
void Gec_GPIO_Set_Value(GPIO_TypeDef GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, uint16_t value);

电机的使用

(1)电机的分类
1，步进电机，可以精确的控制旋转角度和旋转圈数
2，舵机，也叫伺服机，可以精确的控制旋转角度。旋转角度是有限的，
有90度的，也有180度的。
有一定的力量可以维持某个角度，多用于机械臂或者机器人的关节部位。
3，直流电机，可以精确的调节转速，不能控制旋转角

我们的智能小车是直流电机。

(2)电机驱动模块的连线
La ==> Camera3 ==> PB7
Lb ==> Camera4 ==> PD6
Ra ==> Camera5 ==> PA4
Rb ==> Camera6 ==> PD7

(3) 小车运动控制的实现
前进:
La 高电平 Lb 低电平
Ra 高电平 Rb 低电平

后退:
La 低电平 Lb 高电平
Ra 低电平 Rb 高电平
原地左转：
La 低电平 Lb 高电平
Ra 高电平 Rb 低电平
原地右转:
La 高电平 Lb 低电平
Ra 低电平 Rb 高电平
前进左转:
前进右转:

循迹传感器的使用

当模块检测到前方障碍物信号时，电路板上红色指示灯点亮，同时 OUT
端口持续输出低电平信号,该模块检测距离 2～60cm，检测角度 35°，检测距离可
以通过电位器进行调节，顺时针调电位器，检测距离增加；逆时针调电位器，检
测距离减少。

循迹: 当模块在黑色的线路上，OUT输出高电平，指示灯不亮，当模块移除黑色线路范围时，
OUT输出低电平。指示灯亮

避障: 当模块遇到障碍物时，OUT输出低电平，LED灯亮。原理障碍物时，OUT输出高电平，LED灯熄灭

IN1 ==> Camera7 ==> PG15
IN2 ==> Camera8 ==> PC6
IN3 ==> Camera9 ==> PC7
IN4 ==> Camera10 ==> PC8

中断系统

1，问题的引入
按键 ==> 灯
但是CPU并不知道按键何时会被按下？

传统解决办法:
把按键的GPIO配置为输入模式，然后让CPU定时去查询按键的GPIO口的输入状态，从而得到按键
是按下还是弹起的状态。

这种方式称为"轮询"，即轮流询问。
轮询有天生的缺陷？
1）会使程序流程阻塞到死循环里
2）浪费CPU资源

有人提出，能不能这样做，按键按下或弹起的时候，外设主动通知CPU。
==> 中断

2，什么是中断呢？
中断我们一般定义为，打断CPU执行顺序的事件。
在芯片中，打断CPU执行顺序的事件，有两种情况：
1）硬件中断(硬件事件)
在CPU指令周期的任何时刻都有可能发生的。
“异步中断” ==> 中断
2）编程错误(系统错误)
在执行某条指令时，产生的一种编程错误/系统错误
也需要打断CPU的执行顺序，去做错误处理。
“同步中断” ==> 异常

中断源: 产生中断的设备。

3，STM32F4 GEC库中断配置
#include “gec_int.h”

//中断函数类型
typedef void (*isr_t) (void);//自定义的中断处理函数类型

//注册用户级的中断处理函数
void Gec_Int_Register(unsigned int int_id, isr_t isr);
@int_id： 中断编号，用来表示是哪个中断
@isr：interrupt service routine,函数指针
//注销用户级的中断处理函数
void Gec_Int_Unregister(unsigned int int_id);

//使能中断函数
void Gec_Int_Enable(unsigned int int_id);
//禁用中断函数
void Gec_Int_Disable(unsigned int int_id);

//外部中断标志位清除函数
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);//清除中断标志位

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