亚博智能小车 raspi3b + stm32 正点原子407 stm32 miniborad
https://www.yahboom.com/study 亚博智能小车 搭载rt-thread just for fun and study
调试串口 ，串口1 作为finsh 串口3 作为蓝牙通讯接口
实现蓝牙遥控，车辆前进、后退、左转、右转，后续以太网远程finish控制
亚博智能小车 正点原子探索者407 开发版 STM32 MINI borad
开发板图片：
小车图片：
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底盘+电机
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车轮
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测速模块
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电池
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控制板
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| 类别 | 数量 |
|---|---|
| 两驱4轮底盘 | x1 |
| TT 直流减速电机 | x4 |
| 橡胶轮胎( TT 马达专用) | x4 |
| 驱动板 | x1 |
| 光电编码器 | x2 |
| 码盘 | x2 |
| 充电锂电池包 | x1 |
| 串口蓝牙模块 | x1 |
| APP | x1 |
- git
- env 工具
- mdk5
- stm32CubeMX
- 串口工具
获取 git 安装包: 官网下载链接: https://git-scm.com/downloads
进入后会看到如下页面
在 Downloads 下选择自己使用的系统点击进入，此处我们点击 Windows，会跳转到如下页面
在页面中选择合适的版本(64-bit or 32-bit)点击下载
下载完成后，运行安装包一路 next 即可。
首先下载 env，百度网盘: https://pan.baidu.com/s/1cg28rk#list/path=%2F&parentPath=%2Fsharelink4264488348-570001774340757。
下载完成后解压到不含有中文字符或空格的目录。至此安装完成。
为了可以在文件夹中通过右键菜单打开 Env 控制台以方便开发 还需要进行一些操作。具体如何操作参考官网文档 Env工具
版本5.26。鉴于官网下载需要注册，较为麻烦，此处使用百度网盘下载
网盘链接: https://pan.baidu.com/s/1zUtqHq8hBdvf1z5S4ZO8Gg
提取码: 33h8
下载完成后，运行安装包，一路 next 即可.
同样鉴于官网下载需要注册，此处使用百度网盘下载
网盘链接: https://pan.baidu.com/s/1A-CTQDclfSc7qOj-yUKQ2g
提取码: 2ftv
下载完成后，解压然后进入目录运行安装程序，之后 一路 next 即可.
xshell。
- https://github.com/RT-Thread/rt-thread fork 官网全部文件
复制STM32 raspi2 两个文件下的所有文件
保留stm32下的如图文件
右键运行ENV,运行menuconfig
->
- stm32 mini finsh 没调通，先调F4开发板的 树莓派的还不知道如何操作 先放着，
- 生成MDK 工程
- https://github.com/wang84947/4wdcar_stm32103
1介绍小车驱动原理
我的驱动板是这样控制的 2个IO 一个pwm 控制一个电机
2pwm组件
调用rt-thread 的PWM应用接口，需要开启PWM功能
3robot package APP 应用
提供驱动小车输出pwm 和io的一系列应用
chassis_update
chassis_update 调用 wheel_update 调用 motor_run, motor_run 前又调用
whl->rpm = encoder_measure_rpm(whl->w_encoder); 计算编码器 算出现在小车的轮速，后传入controller_update 进行PID算法算出理论输出pwm
controller_update(whl->w_controller, whl->rpm);
1串口接收搭建
直接上代码吧
/*
- Copyright (c) 2006-2018, RT-Thread Development Team
- SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
- Change Logs:
- Date Author Notes
- 2018-08-15 misonyo first implementation. / /
- 程序清单：这是一个 串口 设备使用例程
- 例程导出了 uart_sample 命令到控制终端
- 命令调用格式：uart_sample uart2
- 命令解释：命令第二个参数是要使用的串口设备名称，为空则使用默认的串口设备
- 程序功能：通过串口输出字符串"hello RT-Thread!"，然后错位输出输入的字符 */
#include <rtthread.h> #include "drv_usart.h" extern void Protocol(); #define SAMPLE_UART_NAME "uart6" /* 串口设备名称 */
/* 用于接收消息的信号量 */ static struct rt_semaphore rx_sem; static rt_device_t serial;
/* 接收数据回调函数 / static rt_err_t uart_input(rt_device_t dev, rt_size_t size) { / 串口接收到数据后产生中断，调用此回调函数，然后发送接收信号量 */ rt_sem_release(&rx_sem);
return RT_EOK;
}
unsigned char newLineReceived = 0;
unsigned char inputString[80] = {0};
unsigned int g_num = 0;
unsigned char startBit = 0;
int g_packnum = 0;
static void serial_thread_entry(void parameter)
{
char ch;
unsigned char uartvalue = 0;
while (1)
{
/ 从串口读取一个字节的数据，没有读取到则等待接收信号量 /
while (rt_device_read(serial, -1, &ch, 1) != 1)
{
/ 阻塞等待接收信号量，等到信号量后再次读取数据 /
rt_sem_take(&rx_sem, RT_WAITING_FOREVER);
}
/ 读取到的数据通过串口错位输出 */
uartvalue=ch;
if(uartvalue == '$')
{
startBit = 1;
g_num = 0;
}
if(startBit == 1)
{
inputString[g_num] = uartvalue;
}
if (startBit == 1 && uartvalue == '#')
{
newLineReceived = 1;
startBit = 0;
g_packnum = g_num;
//rt_kprintf("receive %s \n",inputString);
Protocol();
}
g_num++;
if(g_num >= 80)
{
g_num = 0;
startBit = 0;
newLineReceived = 0;
}
//rt_kprintf("receive a char %c \n",ch); // ch = ch + 1; // rt_device_write(serial, 0, &ch, 1); } }
static int uart_sample(int argc, char *argv[]) { rt_err_t ret = RT_EOK; char uart_name[RT_NAME_MAX]; char str[] = "hello RT-Thread!\r\n";
if (argc == 2)
{
rt_strncpy(uart_name, argv[1], RT_NAME_MAX);
}
else
{
rt_strncpy(uart_name, SAMPLE_UART_NAME, RT_NAME_MAX);
}
/* 查找串口设备 */
serial = rt_device_find(uart_name);
if (!serial)
{
rt_kprintf("find %s failed!\n", uart_name);
return RT_ERROR;
}
{
struct serial_configure config = RT_SERIAL_CONFIG_DEFAULT;
config.baud_rate = BAUD_RATE_9600;
config.data_bits = DATA_BITS_8;
config.stop_bits = STOP_BITS_1;
config.parity = PARITY_NONE;
/* 打开设备后才可修改串口配置参数 */
rt_device_control(serial, RT_DEVICE_CTRL_CONFIG, &config);
}
/* 初始化信号量 */
rt_sem_init(&rx_sem, "rx_sem", 0, RT_IPC_FLAG_FIFO);
/* 以中断接收及轮询发送方式打开串口设备 */
rt_device_open(serial, RT_DEVICE_FLAG_INT_RX);
/* 设置接收回调函数 */
rt_device_set_rx_indicate(serial, uart_input);
/* 发送字符串 */
rt_device_write(serial, 0, str, (sizeof(str) - 1));
/* 创建 serial 线程 */
rt_thread_t thread = rt_thread_create("serial", serial_thread_entry, RT_NULL, 1024, 25, 10);
/* 创建成功则启动线程 */
if (thread != RT_NULL)
{
rt_thread_startup(thread);
}
else
{
ret = RT_ERROR;
}
/* rt_pin_mode(GET_PIN(B, 4), PIN_MODE_OUTPUT); rt_pin_mode(GET_PIN(B, 5), PIN_MODE_OUTPUT); rt_pin_mode(GET_PIN(B, 8), PIN_MODE_OUTPUT); rt_pin_mode(GET_PIN(B, 9), PIN_MODE_OUTPUT); / return ret; } / 导出到 msh 命令列表中 */ INIT_APP_EXPORT(uart_sample); //MSH_CMD_EXPORT(uart_sample, uart device sample);
改造了下官方的uart_sample
2 协议移植
主要移植了 亚博官方的字符串报文解析，保留遥控部分 其余屏蔽掉
/**
- @par Copyright (C): 2010-2019, Shenzhen Yahboom Tech
- @file protcol.c
- @author liusen
- @version V1.0
- @date 2017.08.18
- @brief 协议解析总入口
- @details
- @par History 见如下说明
- version: liusen_20170818 */
#include "protocol.h" #include "app_car.h" //#include "usart.h" //#include "app_buzzer.h" //#include "bsp_servo.h" //#include "bsp_colorful.h" //#include "app_bluetooth.h" //#include "bsp_fire.h" #include <stdlib.h> #include <string.h>
extern unsigned char newLineReceived ;
extern unsigned char inputString[80] ;
extern unsigned int g_num;
extern unsigned char startBit ;
extern int g_packnum ;
unsigned char ProtocolString[80] = {0}; int CarSpeedControl = 2400;
/小车运行状态枚举/
enum {
enSTOP = 0, enRUN, enBACK, enLEFT, enRIGHT, enTLEFT, enTRIGHT
}enCarState;
#define run_car '1'//按键前 #define back_car '2'//按键后 #define left_car '3'//按键左 #define right_car '4'//按键右 #define stop_car '0'//按键停
int g_CarState = enSTOP; // 1前2后3左4右0停止
/**
- Function StringFind
- @author liusen
- @date 2017.08.18
- @brief 字符串查找
- @param[in] pSrc:源字符串; pDst:查找的字符串; v_iStartPos:源字符串起始位置
- @param[out] void
- @retval void
- @par History 无 */
int StringFind(const char *pSrc, const char *pDst, int v_iStartPos)
{
int i, j;
for (i = v_iStartPos; pSrc[i]!='\0'; i++)
{
if(pSrc[i]!=pDst[0])
continue;
j = 0;
while(pDst[j] !='\0' && pSrc[i+j]!='\0')
{
j++;
if(pDst[j]!=pSrc[i+j])
break;
}
if(pDst[j]=='\0')
return i;
}
return -1;
}
/**
- Function ProtocolCpyData
- @author liusen
- @date 2017.08.18
- @brief 串口数据拷贝到新的buf中防止处理过程中被新数据覆盖
- @param[in] void
- @param[out] void
- @retval void
- @par History 无 */
/**
- Function Protocol
- @author liusen
- @date 2017.08.18
- @brief 协议入口
- @param[in] void
- @param[out] void
- @retval void
- @par History 无 */
int g_modeSelect = 0; //0是默认APK上位机状态; 1:红外遥控 2:巡线模式 3:超声波避障 4: 七彩探照 5: 寻光模式 6: 红外跟踪 unsigned char g_Boolfire = 0; //在灭火时关闭上报，由于上报数据会使灰度与灭火IO模式冲突。
void Protocol(void) {
memcpy(ProtocolString, inputString, g_packnum + 1); memset(inputString, 0x00, sizeof(inputString));
/*解析模式切换*/
//先判断是否是模式选择
if(StringFind((const char *)ProtocolString, (const char *)"MODE", 0) > 0
&& StringFind((const char *)ProtocolString, (const char *)"4WD", 0) > 0)
{
if (ProtocolString[10] == '0') //停止模式
{
Car_Stop();
g_CarState = enSTOP;
g_modeSelect = 0;
// BeepOnOffMode();
}
else
{
// switch (ProtocolString[9])
// {
// case '0': g_modeSelect = 0; ModeBEEP(0); break;
// case '1': g_modeSelect = 1; ModeBEEP(1); break;
// case '2': g_modeSelect = 2; ModeBEEP(2); break;
// case '3': g_modeSelect = 3; ModeBEEP(3); break;
// case '4': g_modeSelect = 4; ModeBEEP(4); break;
// case '5': g_modeSelect = 5; ModeBEEP(5); break;
// case '6': g_modeSelect = 6; ModeBEEP(6); break;
// default: g_modeSelect = 0; break;
// }
// BeepOnOffMode();
}
newLineReceived = 0;
memset(ProtocolString, 0x00, sizeof(ProtocolString));
return;
}
/* //解析上位机发来的舵机云台的控制指令并执行舵机旋转 //如:$4WD,PTZ180# 舵机转动到180度 if (StringFind((const char *)ProtocolString, (const char *)"PTZ", 0) > 0) { int m_kp, i, ii;
i = StringFind((const char *)ProtocolString, (const char *)"PTZ", 0); //寻找以PTZ开头,#结束中间的字符
ii = StringFind((const char *)ProtocolString, (const char *)"#", i);
if (ii > i)
{
char m_skp[5] = {0};
memcpy(m_skp, ProtocolString + i + 3, ii - i -3);
m_kp = atoi(m_skp); //将找到的字符串变成整型
Angle_J1 = (180 - m_kp);//转动到指定角度m_kp
newLineReceived = 0;
memset(ProtocolString, 0x00, sizeof(ProtocolString));
return;
}
}
//解析上位机发来的七彩探照灯指令并点亮相应的颜色
//如:$4WD,CLR255,CLG0,CLB0# 七彩灯亮红色
else if (StringFind((const char *)ProtocolString, (const char *)"CLR", 0) > 0)
{
int m_kp, i, ii, red, green, blue;
char m_skp[5] = {0};
i = StringFind((const char *)ProtocolString, (const char *)"CLR", 0);
ii = StringFind((const char *)ProtocolString, (const char *)",", i);
if (ii > i)
{
memcpy(m_skp, ProtocolString + i + 3, ii - i -3);
m_kp = atoi(m_skp);
red = m_kp;
}
i = StringFind((const char *)ProtocolString, (const char *)"CLG", 0);
ii = StringFind((const char *)ProtocolString, (const char *)",", i);
if (ii > i)
{
memcpy(m_skp, ProtocolString + i + 3, ii - i -3);
m_kp = atoi(m_skp);
green = m_kp;
}
i = StringFind((const char *)ProtocolString, (const char *)"CLB", 0);
ii = StringFind((const char *)ProtocolString, (const char *)"#", i);
if (ii > i)
{
memcpy(m_skp, ProtocolString + i + 3, ii - i -3);
m_kp = atoi(m_skp);
blue = m_kp;
bsp_Colorful_RGB_PWM(red, green, blue);//点亮相应颜色的灯
newLineReceived = 0;
memset(ProtocolString, 0x00, sizeof(ProtocolString));
return;
}
}
*/
//解析上位机发来的通用协议指令,并执行相应的动作
//如:$1,0,0,0,0,0,0,0,0,0# 小车前进
if (StringFind((const char *)ProtocolString, (const char *)"4WD", 0) == -1)
{
//小车原地左旋右旋判断
if (ProtocolString[3] == '1') //小车原地左旋
{
g_CarState = enTLEFT;
}
else if (ProtocolString[3] == '2') //小车原地右旋
{
g_CarState = enTRIGHT;
}
else
{
g_CarState = enSTOP;
}
//小车鸣笛判断
// if (ProtocolString[5] == '1') //鸣笛 // { // whistle(); // }
//小车加减速判断
if (ProtocolString[7] == '1') //加速，每次加600
{
CarSpeedControl += 600;
if (CarSpeedControl > 7200)
{
CarSpeedControl = 7200;
}
}
if (ProtocolString[7] == '2') //减速，每次减600
{
CarSpeedControl -= 600;
if (CarSpeedControl < 3600)
{
CarSpeedControl = 3600;
}
}
#if 0 //舵机左旋右旋判断 if (ProtocolString[9] == '1') //舵机旋转到180度 { Angle_J1 = 180; } if (ProtocolString[9] == '2') //舵机旋转到0度 { Angle_J1 = 0; }
//点灯判断
if (ProtocolString[13] == '1')//七彩灯亮白色
{
bsp_Colorful_RGB_PWM(255, 255, 255);
}
else if (ProtocolString[13] == '2')//七彩灯亮红色
{
bsp_Colorful_RGB_PWM(255, 0, 0);
}
else if (ProtocolString[13] == '3')//七彩灯亮绿灯
{
bsp_Colorful_RGB_PWM(0, 255, 0);
}
else if (ProtocolString[13] == '4') //七彩灯亮蓝灯
{
bsp_Colorful_RGB_PWM(0, 0, 255);
}
else if (ProtocolString[13] == '5') //七彩灯亮青色
{
bsp_Colorful_RGB_PWM(0, 255, 255);
}
else if (ProtocolString[13] == '6') //七彩灯亮品红
{
bsp_Colorful_RGB_PWM(255, 0, 255);
}
else if (ProtocolString[13] == '7') //七彩灯亮黄色
{
bsp_Colorful_RGB_PWM(255, 255, 0);
}
else if (ProtocolString[13] == '8') //七彩灯灭
{
bsp_Colorful_RGB_PWM(0, 0, 0);
}
//灭火判断
if (ProtocolString[15] == '1') //灭火
{
//digitalWrite(OutfirePin, !digitalRead(OutfirePin) );
Fire_Control(ON);
g_Boolfire = 1;
}
else if (ProtocolString[15] == '0') //灭火
{
//digitalWrite(OutfirePin, !digitalRead(OutfirePin) );
Fire_Control(OFF);
g_Boolfire = 0;
}
//舵机归为判断
if (ProtocolString[17] == '1') //舵机旋转到90度
{
Angle_J1 = 90;
}
#endif //小车的前进,后退,左转,右转,停止动作 if (g_CarState != enTLEFT && g_CarState != enTRIGHT) { switch (ProtocolString[1]) { case run_car: g_CarState = enRUN; break; case back_car: g_CarState = enBACK; break; case left_car: g_CarState = enLEFT; break; case right_car: g_CarState = enRIGHT; break; case stop_car: g_CarState = enSTOP; break; default: g_CarState = enSTOP; break; } }
newLineReceived = 0;
memset(ProtocolString, 0x00, sizeof(ProtocolString));
//根据小车状态做相应的动作
switch (g_CarState)
{
// case enSTOP: Car_Stop(); break; // case enRUN: Car_Run(CarSpeedControl); break; // case enLEFT: Car_Left(CarSpeedControl); break; // case enRIGHT: Car_Right(CarSpeedControl); break; // case enBACK: Car_Back(CarSpeedControl); break; // case enTLEFT: Car_SpinLeft(CarSpeedControl, CarSpeedControl); break; // case enTRIGHT: Car_SpinRight(CarSpeedControl, CarSpeedControl); break; // default: Car_Stop(); break; } switch (g_CarState) { case enSTOP: car_stop(0,0); break; case enRUN: car_forward(0,0); break; case enLEFT: car_turnleft(0,0); break; case enRIGHT: car_turnright(0,0); break; case enBACK: car_backward(0,0); break; case enTLEFT: Car_SpinLeft(0,0); break; case enTRIGHT: Car_SpinRight(0,0); break; default: car_stop(0,0); break; } }
}
PID 原理
代码和公式相对应
调试过程
下图的波形是用那个VCAN工具画的
问题一 - 车子能前进，后退不能转弯，
single_pwm_motor_set_speed(left_motor,100); //single_pwm_motor_set_speed(right_motor,100); 这样车子不能动 //single_pwm_motor_set_speed(left_motor,100); single_pwm_motor_set_speed(right_motor,100); 这样也不能动
最终解决： 电机控制 需要三个信号 两个IO 控制前进后退，一个PWM控制速度，我把A 轮的PWM 接到了B轮上。
问题二 - 车子跑了一段时间突然左轮能动，右轮不能动了
解决： 我直接找到轮子的相应IO 和PWM 分别插到 VCC 和GND 排除硬件问题，后LED 测量IO输出 发现均正常，
后续排查发现一公一母头的排线，公头针比较细，排插孔容易松动。幸好驱动板 树莓派的接口是排针公头 ，找对相应的控制接口 ，让开发板控制这上面的IO,用两个母头的杜邦线连接
PID 调试，
调试过程比较复杂，刚开始轮速总是突然加的很快，又突然停了。
多次尝试得出以下经验：
稳定编码器输出，采样周期过快，编码器的采样输出不稳定，输出都不稳定PID 的输出就更不稳定了
所以刻意调高了编码器采样，示波器打印出来的值还比较问题，然后PID 在根据这个稳定的值做调试，
调试过程发现，应该先调积分，它是不断做差值累计，KP和kd设置为0 ，你会发现输出是一条稳定上升的直线，
后跳KP，稍微加点KP值，输出会超调目标设定值， KD最后调不过值不用很大，网上说是超前调整。
React
Typescript
Django
Laravel
Facebook
Microsoft
Google
Alibaba
D3
Tencent