STM32F103C8T6 HAL库——从零开始的制作平衡小车生活

最近买了个平衡小车，为了圆我PID梦，买来玩玩，废话不多说，直接开搞

第一步：让小车的轮子转起来

我用的电机是TB6612FNG，想详细了解的话直接去搜手册，给他输出两路PWM还要两个引脚进行高低电平的转换就可以设置前进或者后退了，规则如下

看一下引脚图吧

引脚连接：

PWMA	PA11
PWMB	PA8
AIN1	PB13
AIN2	PB12
BIN1	PB14
BIN2	PB15

下面开始配置CUBE
首先是SYS：

其次是时钟：

下面开始引脚的设置：

用定时器1，10Hz就够了

生成：

代码部分：
main.h

/* USER CODE BEGIN Private defines */
#define AIN2_Pin GPIO_PIN_12
#define AIN2_GPIO_Port GPIOB
#define AIN1_Pin GPIO_PIN_13
#define AIN1_GPIO_Port GPIOB

#define BIN2_Pin GPIO_PIN_14
#define BIN2_GPIO_Port GPIOB
#define BIN1_Pin GPIO_PIN_15
#define BIN1_GPIO_Port GPIOB
/* USER CODE END Private defines */

main.c

/* USER CODE BEGIN 2 */
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_1);//开启TIM1_CH1
  	HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_4);//开启TIM1_CH4
	HAL_GPIO_WritePin(AIN1_GPIO_Port,AIN1_Pin,GPIO_PIN_RESET);//AIN1为0
	HAL_GPIO_WritePin(AIN2_GPIO_Port,AIN2_Pin,GPIO_PIN_SET);//AIN2位1，反转
	HAL_GPIO_WritePin(BIN1_GPIO_Port,BIN1_Pin,GPIO_PIN_RESET);//BIN1为0
	HAL_GPIO_WritePin(BIN2_GPIO_Port,BIN2_Pin,GPIO_PIN_SET);//BIN2位1，反转
  /* USER CODE END 2 */

 /* USER CODE BEGIN 3 */
		HAL_GPIO_WritePin(AIN1_GPIO_Port,AIN1_Pin,GPIO_PIN_RESET);
		HAL_GPIO_WritePin(AIN2_GPIO_Port,AIN2_Pin,GPIO_PIN_SET);
		HAL_GPIO_WritePin(BIN1_GPIO_Port,BIN1_Pin,GPIO_PIN_RESET);
		HAL_GPIO_WritePin(BIN2_GPIO_Port,BIN2_Pin,GPIO_PIN_SET);
		for(int i=0;i<7100;i++)
		{
			__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim1,TIM_CHANNEL_4,i);//让轮子转起来
			HAL_Delay(1);
		}
		for(int j=7100;j>0;j--)
		{
			__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim1,TIM_CHANNEL_4,j);
			HAL_Delay(1);
		}
		for(int i=0;i<7100;i++)
		{
			__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim1,TIM_CHANNEL_1,i);
			HAL_Delay(1);
		}
		for(int j=7100;j>0;j--)
		{
			__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim1,TIM_CHANNEL_1,j);
			HAL_Delay(1);
		}
  }
  /* USER CODE END 3 */

第二步：用编码器测出小车的速度

先看原理图

PA0和PA1，PA6和PA7分别是小车的编码器引脚，所以我们在cunbe中将这四个引脚设置为Encoder模式

在cube中设置好编码器之后，我们再设置好串口，异步通信，再打开中断

首先开启编码器

void Encoder_Start(void)   //启动两个编码器. 而编码器初始化HAL_TIM_Encoder_Init()和HAL_TIM_Encoder_MspInit()在main()函数中调用的MX_TIM2_Init()中。
{
	__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim2,0);   //用带参宏设置编码器的初始值为0(涉及正反转的需要)
	__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim3,0);

	HAL_TIM_Encoder_Start_IT(&htim2,TIM_CHANNEL_ALL);   //开启编码器的中断模式,两个定时器通道TI1和TI2是每个编码器的两个信号采集通道.
	HAL_TIM_Encoder_Start_IT(&htim3,TIM_CHANNEL_ALL);

	HAL_TIM_Encoder_Start(&htim2,TIM_CHANNEL_ALL);  //开启两个编码器
	HAL_TIM_Encoder_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_ALL);
	
}

读取编码器速度值

int Read_Speed(int TIMx)
{
	int Encoder_Value = 0;
	switch(TIMx)
	{
		case 2: 
			Encoder_Value =(short) __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim2);     //保存编码器计数器的值
			__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim2,0);                   //保存之后要清零,以便下次继续读取.另外每次清零后采样值减0,直接用单位时间的话就可以得出速度信息了.不要麻烦还要减去初值了.
			break;

		case 3: 
			Encoder_Value =(short) __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim3);
			__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim3,0);
			break;
		
		default:
			Encoder_Value = 0;
	}	
	return Encoder_Value;
}

这里是主函数，记得定义encoder2和encoder3

  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
    /* USER CODE BEGIN 3 */
	encoder2=Read_Speed(2);
	encoder3=Read_Speed(3);
	printf("A轮=%d,B轮=%d\n",encoder2,encoder3);
  }
}

输出结果，因为是拿手转的，只能一只手转轮子：

第三步：读取MPU6050的数据值

接下来就是最难的MPU6050了，我这里就不详细讲了，因为我自己对底层也不是很了解

左边我们可以看到XYZ的加速度，和XYZ陀螺仪数值，他们经过ADC转换后的数值通过IIC可以直接输出，但是数值就是纯数值，并不是角度值，然后就去DMP了，DMP在输出去FIMO，我理解就是，可以把MPU6050读取的这些东西，变成四元数，然后再通过IIC输出，就可以变成角度值了

首先我们在CUBE中配置好IIC的SDA线和SCL线


MPU6050的读写程序我就不展示了，因为这些从网络上都能找到，我用的是正点原子的，需要注意的就是我这里用的是硬件的HAL库IIC，之前我们老师说硬件的IIC有点bug，让我们用软件的，但是我试了试硬件的IIC，发现也挺好用的，就不用软件的了

读取结果：

可以看到欧拉角的角度值，这样就可以去调整小车的姿态了

第四步：PID

最近在做智能采摘机器人 有时间一定接着更！