一、引言

關(guān)于STM32兩輪平衡車的設(shè)計，我想在讀者閱讀本文之前應(yīng)該已經(jīng)有所了解，所以本文的重點是代碼的分享和分析。至于具體的原理，我覺得讀者不必閱讀長篇大論的文章，只需按照本文分享的代碼自己親手制作一輛平衡車，其原理并不言而喻了。源完整代碼工程在文章末尾百度網(wǎng)盤鏈接，請需要的讀者自行下載即可。

另外，由于平衡車的精髓在于PID算法的運用，有需要了解PID算法的讀者可以參考以下兩篇文章：

PID算法詳解（代碼詳解篇），位置式PID、增量式PID（通用）_pid 代碼-CSDN博客

PID算法詳解（精華知識匯總）_小小_掃地僧的博客-CSDN博客

二、所需材料

1、STM32F03C8T6

2、MPU6050

3、藍牙模塊

4、編碼電機

5、TB6612

6、電源+穩(wěn)壓模塊

7、OLED顯示模塊

三、接線強調(diào)

1、TB6612接線

2、藍牙模塊與單片機之間

單片機? ? ? ? ? ? ? ??藍牙模塊

?TX? ?? ?——>? ? ?RX ?

?RX? ?? ?——>? ? ?TX ?

3、MPU6050?

使用IIC通信，所以對照代碼接SDA、SCL、GND、VCC、IN（中斷觸發(fā)線）

四、功能介紹

1、兩輪平衡直立

2、藍牙APP控制運動狀態(tài)

3、遙控手柄控制

4、超聲波避障

五、關(guān)鍵算法

PID算法對編碼電機的控制

1.位置閉環(huán)控制

????????位置閉環(huán)控制就是根據(jù)編碼器的脈沖累加測量電機的位置信息，并與目標(biāo)值進行比較，得到控制偏差，然后通過對偏差的比例、積分、微分進行控制，使偏差趨向于零的過程。 位置閉環(huán)控制就是根據(jù)編碼器的脈沖累加測量電機的位置信息，并與目標(biāo)值進行比較，得到控制偏差，然后通過對偏差的比例、積分、微分進行控制，使偏差趨向于零的過程.

1.1理論分析

1.2控制原理圖?

1.3C語言實現(xiàn)?

int Position_PID (int Encoder, int Target)
{
    static float Bias, Pwm,Integral_bias,Last_Bias;
    Bias=Encoder-Target;//計算偏差
    Integral_bias+=Bias; //求出偏差的積分
    Pwm=Position_KP*Bias+Position_KI*Integral_bias+Position_KD*(Bias-Last_Bias);Last_Bias=Bias;  //保存上一次偏差
    return Pwm; //輸出
}
   

入口參數(shù)為編碼器的位置測量值和位置控制的目標(biāo)值，返回值為電機控制PWM(現(xiàn)在再看一下上面的控制原理圖是不是更加容易明白了)。
第一行是相關(guān)內(nèi)部變量的定義。
第二行是求出速度偏差，由測量值減去目標(biāo)值。第三行通過累加求出偏差的積分。
第四行使用位置式PID控制器求出電機 PWM。第五行保存上一次偏差，便于下次調(diào)用。最后一行是返回。
然后，在定時中斷服務(wù)函數(shù)里面調(diào)用該函數(shù)實現(xiàn)我們的控制目標(biāo):Moto=Position_PID(Encoder, Target_Position);
Set_Pwm(Moto) ;//===賦值給PWM寄存器

2、速度閉環(huán)控制

速度閉環(huán)控制就是根據(jù)單位時間獲取的脈沖數(shù)(這里使用了M法測速)測量電機的速度信息，并與目標(biāo)值進行比較，得到控制偏差，然后通過對偏差的比例、積分、微分進行控制，使偏差趨向于零的過程。
一些PID的要點在位置控制中已經(jīng)有講解，這里不再贅敘。
需要說明的是，這里速度控制20ms一次，一般建議10ms或者5ms，因為在這里電機是使用USB供電，速度比較慢，20ms可以延長獲取速度的單位時間，提高編碼器的采值。

?2.1理論分析

根據(jù)增量式離散PID公式 根據(jù)增量式離散PID公式
Pwm+=Kp[e(k)-e(k-1)]+Ki*e(k)+Kd[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]
e(k):本次偏差
e(k-1):上一次的偏差e (k-2):上上次的偏差
Pwm 代表增量輸出

在我們的速度控制閉環(huán)系統(tǒng)里面只使用PI控制，因此對PID控制器可簡化為以下公式:
Pwm+=Kp[e(k)-e(k-1)]+Ki*e(k)

2.2 控制原理圖

2.3 C語言實現(xiàn)

增量式PI控制器具體通過C語言實現(xiàn)的代碼如下:
?

int Incremental_PI (int Encoder,int Target)
{
    static float Bias, Pwm, Last_bias;
    Bias=Encoder-Target;//計算偏差
    Pwm+=Velocity_KP*(Bias-Last_bias)+Velocity_KI*Bias;//增量式PI控制器
    Last_bias=Bias;//保存上一次偏差
    return Pwm;//增量輸出
}

入口參數(shù)為編碼器的速度測量值和速度控制的目標(biāo)值，返回值為電機控制PWM。
第一行是相關(guān)內(nèi)部變量的定義。
第二行是求出速度偏差，由測量值減去目標(biāo)值。第三行使用增量PI控制器求出電機PWM。
第四行保存上一次偏差，便于下次調(diào)用。最后一行是返回。
然后，在定時中斷服務(wù)函數(shù)里面調(diào)用該函數(shù)實現(xiàn)我們的控制目標(biāo):

Moto=Incremental_PI(Encoder, Target_Velocity);Set_Pwm(Moto);//===賦值給對應(yīng)MCU的PWM寄存器

六、關(guān)鍵代碼分析

1、編碼電機PID算法控制

#include "control.h"
#include "usart2.h"

/**************************************************************************
函數(shù)功能：所有的控制代碼都在這里面
         5ms定時中斷由MPU6050的INT引腳觸發(fā)
         嚴(yán)格保證采樣和數(shù)據(jù)處理的時間同步	
				 在MPU6050的采樣頻率設(shè)置中，設(shè)置成100HZ，即可保證6050的數(shù)據(jù)是10ms更新一次。
				 讀者可在imv_mpu.h文件第26行的宏定義進行修改(#define DEFAULT_MPU_HZ  (100))
**************************************************************************/
#define SPEED_Y 100 //俯仰(前后)最大設(shè)定速度
#define SPEED_Z 80//偏航(左右)最大設(shè)定速度 

int Balance_Pwm,Velocity_Pwm,Turn_Pwm,Turn_Kp;

float Mechanical_angle=8; 
float Target_Speed=0;	//期望速度（俯仰）。用于控制小車前進后退及其速度。
float Turn_Speed=0;		//期望速度（偏航）

//針對不同車型參數(shù)，在sys.h內(nèi)設(shè)置define的電機類型
float balance_UP_KP=BLC_KP; 	 // 小車直立環(huán)PD參數(shù)
float balance_UP_KD=BLC_KD;

float velocity_KP=SPD_KP;     // 小車速度環(huán)PI參數(shù)
float velocity_KI=SPD_KI;

float Turn_Kd=TURN_KD;//轉(zhuǎn)向環(huán)KP、KD
float Turn_KP=TURN_KP;



void EXTI9_5_IRQHandler(void) 
{
	static u8 Voltage_Counter=0;
	if(PBin(5)==0)
	{
		EXTI->PR=1<<5;                                          //清除LINE5上的中斷標(biāo)志位   
		mpu_dmp_get_data(&pitch,&roll,&yaw);		            //得到歐拉角（姿態(tài)角）的數(shù)據(jù)
		MPU_Get_Gyroscope(&gyrox,&gyroy,&gyroz);				//得到陀螺儀數(shù)據(jù)
		Encoder_Left=Read_Encoder(2);                           //讀取編碼器的值，保證輸出極性一致
		Encoder_Right=-Read_Encoder(3);                         //讀取編碼器的值
		Led_Flash(100);
		
		Voltage_Counter++;
		if(Voltage_Counter==20)                                 //100ms讀取一次電壓
		{
			Voltage_Counter=0;
			Voltage=Get_battery_volt();		                    //讀取電池電壓
		}
		
		if(KEY_Press(100))										//長按按鍵切換模式并觸發(fā)模式切換初始化
		{
			if(++CTRL_MODE>=101) 
				CTRL_MODE=97;
			Mode_Change=1;
		}
		
		Get_RC();
			
		Target_Speed=Target_Speed>SPEED_Y?SPEED_Y:(Target_Speed<-SPEED_Y?(-SPEED_Y):Target_Speed);//限幅
		Turn_Speed=Turn_Speed>SPEED_Z?SPEED_Z:(Turn_Speed<-SPEED_Z?(-SPEED_Z):Turn_Speed);//限幅( (20*100) * 100)
			
		Balance_Pwm =balance_UP(pitch,Mechanical_angle,gyroy);   							//===直立環(huán)PID控制	
		Velocity_Pwm=velocity(Encoder_Left,Encoder_Right,Target_Speed);       //===速度環(huán)PID控制	 
		Turn_Pwm =Turn_UP(gyroz,Turn_Speed);        						  //===轉(zhuǎn)向環(huán)PID控制
		Moto1=Balance_Pwm-Velocity_Pwm+Turn_Pwm;                              //===計算左輪電機最終PWM
		Moto2=Balance_Pwm-Velocity_Pwm-Turn_Pwm;                              //===計算右輪電機最終PWM
	    Xianfu_Pwm();  														  //===PWM限幅
		Turn_Off(pitch,12);													  //===檢查角度以及電壓是否正常
		Set_Pwm(Moto1,Moto2);                                                 //===賦值給PWM寄存器  
	}
}

/**************************************************************************
函數(shù)功能：直立PD控制
入口參數(shù)：角度、機械平衡角度（機械中值）、角速度
返回  值：直立控制PWM
**************************************************************************/
int balance_UP(float Angle,float Mechanical_balance,float Gyro)
{  
   float Bias;
	 int balance;
	 Bias=Angle-Mechanical_balance;    							 //===求出平衡的角度中值和機械相關(guān)
	 balance=balance_UP_KP*Bias+balance_UP_KD*Gyro;              //===計算平衡控制的電機PWM  PD控制   kp是P系數(shù) kd是D系數(shù) 
	 return balance;
}

/**************************************************************************
函數(shù)功能：速度PI控制
入口參數(shù)：電機編碼器的值
返回  值：速度控制PWM
**************************************************************************/
int velocity(int encoder_left,int encoder_right,int Target_Speed)
{  
    static float Velocity,Encoder_Least,Encoder;
	  static float Encoder_Integral;
   //=============速度PI控制器=======================//	
		Encoder_Least =(Encoder_Left+Encoder_Right);//-target;              //===獲取最新速度偏差==測量速度（左右編碼器之和）-目標(biāo)速度 
		Encoder *= 0.8;		                                                //===一階低通濾波器       
		Encoder += Encoder_Least*0.2;	                                    //===一階低通濾波器    
		Encoder_Integral +=Encoder;                                         //===積分出位移 積分時間：10ms
		Encoder_Integral=Encoder_Integral - Target_Speed;                   //===接收遙控器數(shù)據(jù)，控制前進后退
		if(Encoder_Integral>10000)  	Encoder_Integral=10000;             //===積分限幅
		if(Encoder_Integral<-10000)		Encoder_Integral=-10000;            //===積分限幅	
		Velocity=Encoder*velocity_KP+Encoder_Integral*velocity_KI;          //===速度控制	
	  if(pitch<-40||pitch>40) 			Encoder_Integral=0;     			//===電機關(guān)閉后清除積分
	  return Velocity;
}
/**************************************************************************
函數(shù)功能：轉(zhuǎn)向PD控制
入口參數(shù)：電機編碼器的值、Z軸角速度
返回  值：轉(zhuǎn)向控制PWM
**************************************************************************/

int Turn_UP(int gyro_Z, int RC)
{
	int PWM_out;
		/*轉(zhuǎn)向約束*/
	if(RC==0)
		Turn_Kd=TURN_KD;                                              //若無左右轉(zhuǎn)向指令，則開啟轉(zhuǎn)向約束
	else 
		Turn_Kd=0;                                                    //若左右轉(zhuǎn)向指令接收到，則去掉轉(zhuǎn)向約束
	
	PWM_out=Turn_Kd*gyro_Z + Turn_KP*RC;
	return PWM_out;
}

void Tracking()
{
	TkSensor=0;
	TkSensor+=(C1<<3);
	TkSensor+=(C2<<2);
	TkSensor+=(C3<<1);
	TkSensor+=C4;
}
void Get_RC()
{
	static u8 SR04_Counter =0;
	static float RATE_VEL = 1;
	float RATE_TURN = 1.6;
	float LY,RX;      //PS2手柄控制變量
	int Yuzhi=2;  		//PS2控制防抖閾值
	switch(CTRL_MODE)
	{
		case 97:
			SR04_Counter++;
			if(SR04_Counter>=20)									         //100ms讀取一次超聲波的數(shù)據(jù)
			{
				SR04_Counter=0;
				SR04_StartMeasure();												 //讀取超聲波的值
			}
			if(SR04_Distance<=30)				
			{
				Target_Speed=0,Turn_Speed=40;
			}
			else
			{
				Target_Speed=30,Turn_Speed=0;
			}
			break;
			
		case 98://藍牙模式
			if((Fore==0)&&(Back==0))
				Target_Speed=0;//未接受到前進后退指令-->速度清零，穩(wěn)在原地
			if(Fore==1)
				Target_Speed--;//前進1標(biāo)志位拉高-->需要前進
			if(Back==1)
				Target_Speed++;//
			/*左右*/
			if((Left==0)&&(Right==0))
				Turn_Speed=0;
			if(Left==1)
				Turn_Speed-=30;	//左轉(zhuǎn)
			if(Right==1)
				Turn_Speed+=30;	//右轉(zhuǎn)
			break;
			
		case 99://循跡模式
			Tracking();
			switch(TkSensor)
			{
				case 15:
					Target_Speed=0;
					Turn_Speed=0;
					break;
				
				case 9:
					Target_Speed--;
					Turn_Speed=0;
					break;
				
				case 2://向右轉(zhuǎn)
					Target_Speed--;
					Turn_Speed=15;
					break;
				
				case 4://向左轉(zhuǎn)
					Target_Speed--;
					Turn_Speed=-15;
					break;
				
				case 8:
					Target_Speed=-10;
					Turn_Speed=-80;
					break;
				
				case 1:
					Target_Speed=-10;
					Turn_Speed=80;
					break;
			}
			break;
			
		case 100://PS2手柄遙控
			if(PS2_Plugin)
			{
				LY=PS2_LY-128; //獲取偏差
				RX=PS2_RX-128; //獲取偏差
				if(LY>-Yuzhi&&LY<Yuzhi)
					LY=0; //設(shè)置小角度的死區(qū)
				if(RX>-Yuzhi&&RX<Yuzhi)
					RX=0; //設(shè)置小角度的死區(qū)
				if(Target_Speed>-LY/RATE_VEL) 
					Target_Speed--;
				else if(Target_Speed<-LY/RATE_VEL) 
					Target_Speed++;
				Turn_Speed=RX/RATE_TURN;
			}
			else
			{
				Target_Speed=0,Turn_Speed=0;
			}
		break;
	}
}

?2、編碼電機編碼值采集

#include "encoder.h"


/**************************************************************************
函數(shù)功能：把TIM2初始化為編碼器接口模式
入口參數(shù)：無
返回  值：無
**************************************************************************/
void Encoder_Init_TIM2(void)
{
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;  
  TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;  
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);//使能定時器4的時鐘
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//使能PB端口時鐘
	
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1;	//端口配置
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空輸入
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					      //根據(jù)設(shè)定參數(shù)初始化GPIOB
  
  TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure);
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0x0; // 預(yù)分頻器 
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = ENCODER_TIM_PERIOD; //設(shè)定計數(shù)器自動重裝值
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//選擇時鐘分頻：不分頻
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM向上計數(shù)  
  TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
  TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM2, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);//使用編碼器模式3
  TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 10;
  TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICInitStructure);
  TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);//清除TIM的更新標(biāo)志位
  TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);
  //Reset counter
  TIM_SetCounter(TIM2,0);
  TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); 
}
/**************************************************************************
函數(shù)功能：把TIM3初始化為編碼器接口模式
入口參數(shù)：無
返回  值：無
**************************************************************************/
void Encoder_Init_TIM3(void)
{
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;  
  TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;  
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);//使能定時器4的時鐘
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//使能PB端口時鐘
	
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;	//端口配置
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空輸入
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					      //根據(jù)設(shè)定參數(shù)初始化GPIOB
  
  TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure);
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0x0; // 預(yù)分頻器 
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = ENCODER_TIM_PERIOD; //設(shè)定計數(shù)器自動重裝值
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//選擇時鐘分頻：不分頻
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM向上計數(shù)  
  TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); 
  TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM3, TIM_EncoderMode_TI12,TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);//使用編碼器模式3
  TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 10;
  TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);
  TIM_ClearFlag(TIM3, TIM_FLAG_Update);//清除TIM的更新標(biāo)志位
  TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_Update, ENABLE);
  //Reset counter
  TIM_SetCounter(TIM3,0);
  TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); 
}

/**************************************************************************
函數(shù)功能：單位時間讀取編碼器計數(shù)
入口參數(shù)：定時器
返回  值：速度值
**************************************************************************/
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;	
		 default: Encoder_TIM=0;
	 }
		return Encoder_TIM;
}

3、PWM配置

#include "pwm.h"



//PWM輸出初始化
//arr：自動重裝值
//psc：時鐘預(yù)分頻數(shù)
//TIM1_PWM_Init(7199,0);//PWM頻率=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外設(shè)時鐘使能
   //設(shè)置該引腳為復(fù)用輸出功能,輸出TIM1 CH1 CH4的PWM脈沖波形
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_11; //TIM_CH1 //TIM_CH4
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //復(fù)用推挽輸出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //設(shè)置在下一個更新事件裝入活動的自動重裝載寄存器周期的值	 
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //設(shè)置用來作為TIMx時鐘頻率除數(shù)的預(yù)分頻值  不分頻
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //設(shè)置時鐘分割:TDTS = Tck_tim
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上計數(shù)模式
	TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure); //根據(jù)TIM_TimeBaseInitStruct中指定的參數(shù)初始化TIMx的時間基數(shù)單位

 
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //選擇定時器模式:TIM脈沖寬度調(diào)制模式1
	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比較輸出使能
	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;                            //設(shè)置待裝入捕獲比較寄存器的脈沖值
	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = arr >> 1;
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;     //輸出極性:TIM輸出比較極性高
	TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);  //根據(jù)TIM_OCInitStruct中指定的參數(shù)初始化外設(shè)TIMx
	TIM_OC4Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);  //根據(jù)TIM_OCInitStruct中指定的參數(shù)初始化外設(shè)TIMx

    TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,ENABLE);	//MOE 主輸出使能	

	TIM_OC1PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);  //CH1預(yù)裝載使能	 
	TIM_OC4PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);  //CH4預(yù)裝載使能	 
	
	TIM_ARRPreloadConfig(TIM1, ENABLE); //使能TIMx在ARR上的預(yù)裝載寄存器
	
	TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);  //使能TIM1
}

4、藍牙控制

#include "usart2.h"

/**************************************************************************
函數(shù)功能：串口2初始化
入口參數(shù)： bound:波特率
返回  值：無
**************************************************************************/
void uart2_init(u32 bound)
{  	 
	  //GPIO端口設(shè)置
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	 
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//使能UGPIOB時鐘
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2, ENABLE);	//使能USART2時鐘
	//USART2_TX  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2; //PA2
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;	//復(fù)用推挽輸出
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
   
  //USART2_RX	  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;//PA3
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空輸入
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

   //USART 初始化設(shè)置
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//串口波特率
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字長為8位數(shù)據(jù)格式
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一個停止位
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//無奇偶校驗位
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//無硬件數(shù)據(jù)流控制
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;	//收發(fā)模式
  USART_Init(USART2, &USART_InitStructure);     //初始化串口2
  USART_ITConfig(USART2, USART_IT_RXNE, ENABLE);//開啟串口接受中斷
  USART_Cmd(USART2, ENABLE);                    //使能串口2 
}

/**************************************************************************
函數(shù)功能：串口2接收中斷
入口參數(shù)：無
返回  值：無
**************************************************************************/
u8 Fore,Back,Left,Right;
void USART2_IRQHandler(void)
{
	int Uart_Receive;
	if(USART_GetITStatus(USART2,USART_IT_RXNE)!=RESET)//接收中斷標(biāo)志位拉高
	{
		Uart_Receive=USART_ReceiveData(USART2);//保存接收的數(shù)據(jù)
		BluetoothCMD(Uart_Receive);								
	}
}

void BluetoothCMD(int Uart_Receive)
{
	switch(Uart_Receive)
		{
			case 90://停止
				Fore=0,Back=0,Left=0,Right=0;
				break;
			case 65://前進
				Fore=1,Back=0,Left=0,Right=0;
				break;
			case 72://左前
				Fore=1,Back=0,Left=1,Right=0;
				break;
			case 66://右前
				Fore=1,Back=0,Left=0,Right=1;
				break;
			case 71://左轉(zhuǎn)
				Fore=0,Back=0,Left=1,Right=0;
				break;
			case 67://右轉(zhuǎn)
				Fore=0,Back=0,Left=0,Right=1;
				break;
			case 69://后退
				Fore=0,Back=1,Left=0,Right=0;
				break;
			case 70://左后,向右旋
				Fore=0,Back=1,Left=0,Right=1;
				break;
			case 68://右后，向左旋
				Fore=0,Back=1,Left=1,Right=0;
				break;
			default://停止
				Fore=0,Back=0,Left=0,Right=0;
				break;
		}
}

void Uart2SendByte(char byte)   //串口發(fā)送一個字節(jié)
{
		USART_SendData(USART2, byte);        //通過庫函數(shù)  發(fā)送數(shù)據(jù)
		while( USART_GetFlagStatus(USART2,USART_FLAG_TC)!= SET);  
		//等待發(fā)送完成。   檢測 USART_FLAG_TC 是否置1；    //見庫函數(shù) P359 介紹
}

void Uart2SendBuf(char *buf, u16 len)
{
	u16 i;
	for(i=0; i<len; i++)Uart2SendByte(*buf++);
}
void Uart2SendStr(char *str)
{
	u16 i,len;
	len = strlen(str);
	for(i=0; i<len; i++)Uart2SendByte(*str++);
}

5、中斷處理函數(shù)

void EXTI9_5_IRQHandler(void) 
{
	static u8 Voltage_Counter=0;
	if(PBin(5)==0)
	{
		EXTI->PR=1<<5;                                          //清除LINE5上的中斷標(biāo)志位   
		mpu_dmp_get_data(&pitch,&roll,&yaw);		            //得到歐拉角（姿態(tài)角）的數(shù)據(jù)
		MPU_Get_Gyroscope(&gyrox,&gyroy,&gyroz);				//得到陀螺儀數(shù)據(jù)
		Encoder_Left=Read_Encoder(2);                           //讀取編碼器的值，保證輸出極性一致
		Encoder_Right=-Read_Encoder(3);                         //讀取編碼器的值
		Led_Flash(100);
		
		Voltage_Counter++;
		if(Voltage_Counter==20)                                 //100ms讀取一次電壓
		{
			Voltage_Counter=0;
			Voltage=Get_battery_volt();		                    //讀取電池電壓
		}
		
		if(KEY_Press(100))										//長按按鍵切換模式并觸發(fā)模式切換初始化
		{
			if(++CTRL_MODE>=101) 
				CTRL_MODE=97;
			Mode_Change=1;
		}
		
		Get_RC();
			
		Target_Speed=Target_Speed>SPEED_Y?SPEED_Y:(Target_Speed<-SPEED_Y?(-SPEED_Y):Target_Speed);//限幅
		Turn_Speed=Turn_Speed>SPEED_Z?SPEED_Z:(Turn_Speed<-SPEED_Z?(-SPEED_Z):Turn_Speed);//限幅( (20*100) * 100)
			
		Balance_Pwm =balance_UP(pitch,Mechanical_angle,gyroy);   							//===直立環(huán)PID控制	
		Velocity_Pwm=velocity(Encoder_Left,Encoder_Right,Target_Speed);       //===速度環(huán)PID控制	 
		Turn_Pwm =Turn_UP(gyroz,Turn_Speed);        						  //===轉(zhuǎn)向環(huán)PID控制
		Moto1=Balance_Pwm-Velocity_Pwm+Turn_Pwm;                              //===計算左輪電機最終PWM
		Moto2=Balance_Pwm-Velocity_Pwm-Turn_Pwm;                              //===計算右輪電機最終PWM
	    Xianfu_Pwm();  														  //===PWM限幅
		Turn_Off(pitch,12);													  //===檢查角度以及電壓是否正常
		Set_Pwm(Moto1,Moto2);                                                 //===賦值給PWM寄存器  
	}
}

七、PCB板設(shè)計

八、代碼開源

1、寄存器版本

鏈接：https://pan.baidu.com/s/1NlMHsgMF2Cu8sz955n27Eg?pwd=zxf1?
提取碼：zxf1?
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2、HAL庫版本

鏈接：https://pan.baidu.com/s/1rW5M7Dz-TK4IWJxNp57mBw?pwd=zxf1?
提取碼：zxf1?
--來自百度網(wǎng)盤超級會員V2的分享文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-754226.html

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