stm32平衡车从入门到放弃（平衡车开发日记）

基于STM32F103C8T6设计的平衡车

 

gitee：https://gitee.com/brimon-zzy/stm32-balance-car-BriBox-V1

 

电机驱动使用tb6612

陀螺仪使用mpu6050

屏幕使用iic0.96oled

 

程序编写

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编码器：

PB6：左轮A 　　PB7：左轮B————TIM4

PA0：右轮A 　　PA1：右轮B————TIM2

文件：encoder.c    encoder.h 使用TIM2和TIM4的编码器模式。

/**************************************************************************
函数功能：把TIM2初始化为编码器接口模式
入口参数：无
返回  值：无
**************************************************************************/
void Encoder_Init_TIM2(void)
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;  
  TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;  
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);//使能定时器4的时钟
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//使能PB端口时钟
    
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1;    //端口配置
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);                          //根据设定参数初始化GPIOB
  
  TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure);
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0x0; // 预分频器 
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = ENCODER_TIM_PERIOD; //设定计数器自动重装值
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//选择时钟分频：不分频
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;////TIM向上计数  
  TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
  TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM2, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);//使用编码器模式3
  TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 10;
  TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICInitStructure);
  TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);//清除TIM的更新标志位
  TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);
  //Reset counter
  TIM_SetCounter(TIM2,0);
  TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); 
}
/**************************************************************************
函数功能：把TIM4初始化为编码器接口模式
入口参数：无
返回  值：无
**************************************************************************/
void Encoder_Init_TIM4(void)
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;  
  TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;  
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);//使能定时器4的时钟
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);//使能PB端口时钟
    
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;    //端口配置
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入
  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);                          //根据设定参数初始化GPIOB
  
  TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure);
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0x0; // 预分频器 
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = ENCODER_TIM_PERIOD; //设定计数器自动重装值
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//选择时钟分频：不分频
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;////TIM向上计数  
  TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure);
  TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM4, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);//使用编码器模式3
  TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 10;
  TIM_ICInit(TIM4, &TIM_ICInitStructure);
  TIM_ClearFlag(TIM4, TIM_FLAG_Update);//清除TIM的更新标志位
  TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_Update, ENABLE);
  //Reset counter
  TIM_SetCounter(TIM4,0);
  TIM_Cmd(TIM4, ENABLE); 
}

int Read_Encoder(u8 TIMX)
{
    int Encoder_TIM;    
   switch(TIMX)
     {
       case 2:  Encoder_TIM= (short)TIM2 -> CNT;  TIM2 -> CNT=0;break;
         case 3:  Encoder_TIM= (short)TIM3 -> CNT;  TIM3 -> CNT=0;break;    
         case 4:  Encoder_TIM= (short)TIM4 -> CNT;  TIM4 -> CNT=0;break;    
         default: Encoder_TIM=0;
     }
        return Encoder_TIM;
}

int Read_Speed(u8 TIMX)
{
    int value_1;
    switch(TIMX) {
        case 2: value_1 = (short)TIM_GetCounter(TIM2); TIM_SetCounter(TIM2, 0); break;
        case 4: value_1 = (short)TIM_GetCounter(TIM4); TIM_SetCounter(TIM4, 0); break;
        default: value_1 = 0;
    }
    return value_1;
}

/**************************************************************************
函数功能：TIM4中断服务函数
入口参数：无
返回  值：无
**************************************************************************/
void TIM4_IRQHandler(void)
{                                       
    if(TIM4->SR&0X0001)//溢出中断
    {                                                        
    }                   
    TIM4->SR&=~(1<<0);//清除中断标志位         
}
/**************************************************************************
函数功能：TIM2中断服务函数
入口参数：无
返回  值：无
**************************************************************************/
void TIM2_IRQHandler(void)
{                                       
    if(TIM2 -> SR & 0X0001)//溢出中断
    {                                                        
    }                   
    TIM2 -> SR &= ~(1<<0);//清除中断标志位         
}

void TIM2_IQRHandler(void)
{
    if(TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != 0) {
        TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
    }
}

void TIM4_IQRHandler(void)
{
    if(TIM_GetITStatus(TIM4, TIM_IT_Update) != 0) {
        TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_IT_Update);
    }
}

 

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PWM输出：

PA8：PWMA　　CH1 　　　　PA11：PWMB　　CH4　　　　TIM1

//PWM输出初始化
//arr：自动重装值
//psc：时钟预分频数
//TIM1_PWM_Init(7199,0);//PWM频率=72000/(7199+1)=10Khz

void TIM1_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
{  
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
    TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);// 
     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA , ENABLE);  //使能GPIO外设时钟使能
   //设置该引脚为复用输出功能,输出TIM1 CH1 CH4的PWM脉冲波形
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_11; //TIM_CH1 //TIM_CH4
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值     
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值  不分频
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
    TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位

 
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式1
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
    TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;                            //设置待装入捕获比较寄存器的脉冲值
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;     //输出极性:TIM输出比较极性高
    TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx
    TIM_OC4Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx

  TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,ENABLE);    //MOE 主输出使能    

    TIM_OC1PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);  //CH1预装载使能     
    TIM_OC4PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);  //CH4预装载使能     
    
    TIM_ARRPreloadConfig(TIM1, ENABLE); //使能TIMx在ARR上的预装载寄存器
    
    TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);  //使能TIM1
}

 

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外部中断EXTI：

PB5：INT

void MPU6050_EXTI_Init(void)
{  
        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
        EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);//外部中断，需要使能AFIO时钟
        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); //使能PB端口时钟
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;                //端口配置
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;         //上拉输入
        GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);                          //根据设定参数初始化GPIOB 
      GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB,GPIO_PinSource5);
      EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line5;
      EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;    
      EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;//下降沿触发
      EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
      EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);         //根据EXTI_InitStruct中指定的参数初始化外设EXTI寄存器
    
        //////////////////外部中断5优先级配置也就是MPU6050 INT引脚的配置///////////因为是控制中断，故此优先级应是最高。
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI9_5_IRQn;                //使能外部中断通道
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x00;    //抢占优先级0， 
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x01;                    //子优先级1
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;                                //使能外部中断通道
        NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); 
}

 

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电机：

PB12：AIN2　　 PB13：AIN1

PB14：BIN1 　　PB15：BIN2

void Motor_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); //使能PB端口时钟
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12|GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15;    //端口配置
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;      //推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;     //50MHZ
  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);                          //根据设定参数初始化GPIOB 
    AIN1=0,AIN2=0;
    BIN1=0,BIN1=0;
}

int PWM_MAX = 7200, PWM_MIN = -7200;

void Limit(int *Moto1, int *Moto2)
{
    if(Moto1 > PWM_MAX) Moto1 = PWM_MAX;
    if(Moto1 < PWM_MIN) Moto1 = PWN_MIN;
    
    if(Moto2 > PWM_MAX) Moto2 = PWM_MAX;
    if(Moto2 < PWM_MIN) Moto2 = PWN_MIN;
}

因为单片机时钟是72MHz，TIM1设定的是1分频，7199 + 1.所以正好是100kHz对应电机的频率。所以限制PWM最高7200

int myabs(int a)
{            
      int temp;
        if(a<0)  temp=-a;  
      else temp=a;
      return temp;
}
void Load(int moto1, int moto2)
{
    if(moto1<0)            AIN2=0,            AIN1=1;
    else               AIN2=1,            AIN1=0;
    TIM_SetCompare1(TIM1, myabs(moto1));  // TIM1->CCR1 = mybas(moto1)
    if(moto2<0)    BIN1=1,            BIN2=0;
    else        BIN1=0,            BIN2=1;
    TIM_SetCompare4(TIM1, myabs(moto2));  // TIM1->CCR4 = myabs(moto2)
}