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有刷电机的速度pid-位置pid算法
概述
- 电机pwm实现–定时器pwm输出
- 电机速度采集–定时器编码器
- pid核心算法实现
- 电机控制函数实现
- 循环处理速度和pid计算的定时器
- 正点原子的调试pid助手使用
详细说明
1.电机pwm实现–定时器pwm输出
定时器器pwm输出主要涉：
在 PWM 输 出 模 式 下 ，通道根据TIMERx_CAR寄存器和TIMERx_CHxCV寄存器的值，输出
PWM波形。
根据计数模式，我们可以分为两种PWM波：- EAPWM(边沿对齐PWM)
- CAPWM(中央对齐PWM)。
EAPWM 的周期由 TIMERx_CAR 寄存器值决定，占空比由 TIMERx_CHxCV 寄存器值决定。
图 15-42. EAPWM 时序图显示了 EAPWM 的输出波形和中断。
CAPWM 的周期由（2*TIMERx_CAR 寄存器值）决定，占空比由（2*TIMERx_CHxCV 寄存器
值）决定。 图 15-43. CAPWM 时序图显示了 CAPWM 的输出波形和中断。在 PWM0 模 式 下 如 果 TIMERx_CHxCV 寄 存 器 的 值 大 于TIMERx_CAR寄存器的值，通道输出一直为有效电平。
在PWM0模式下(CHxCOMCTL==3’b110)，如果TIMERx_CHxCV寄存器的值等于0，通道输出
一直为无效电平。
C文件
#include "bsp_time_pwm.h" /* 定时器的基本初始化和打开更新中断 enable: 是否使能定时器 */ void pwm_time_base_init(int enable) { /*定时器结构*/ timer_parameter_struct timer_initpara; //开启定时器时钟 rcu_periph_clock_enable(RCU_TIMER0); //结构体复位初始化 timer_deinit(TIMER0); /* 初始化定时器结构体 */ timer_struct_para_init(&timer_initpara); /* TIMER1 configuration */ timer_initpara.prescaler = 0; //定时器的时钟频率是108MHz timer_initpara.alignedmode = TIMER_COUNTER_EDGE;// timer_initpara.counterdirection = TIMER_COUNTER_UP;//向上计数 timer_initpara.period = TIM_PERIOD - 1; //重载值 timer_initpara.clockdivision = TIMER_CKDIV_DIV1; //不分频 timer_initpara.repetitioncounter = 0;//重复计数 timer_init(TIMER0, &timer_initpara); if (enable) timer_enable(TIMER0);//使能定时器 else timer_disable(TIMER0);//失能定时器 } /*pwm 输出配置*/ void pwm_output_config(int enable) { //生成pwm: timer_oc_parameter_struct timer_ocintpara; /* CH1,CH2 and CH3 configuration in PWM mode1 */ timer_ocintpara.ocpolarity = TIMER_OC_POLARITY_LOW;//pwm 输出极性 timer_ocintpara.outputstate = TIMER_CCX_ENABLE;//输出通道使能 timer_ocintpara.ocnpolarity = TIMER_OCN_POLARITY_HIGH;//pwm互补输出极性 timer_ocintpara.outputnstate = TIMER_CCXN_ENABLE;//输出通道失能 timer_ocintpara.ocidlestate = TIMER_OC_IDLE_STATE_HIGH;//pwm输出通道空闲电平 timer_ocintpara.ocnidlestate = TIMER_OCN_IDLE_STATE_LOW;//pwm输出互补通道空闲电平 //配置指定通带 timer_channel_output_config(TIMER0, TIMER_CH_0, &timer_ocintpara); timer_channel_output_config(TIMER0, TIMER_CH_1, &timer_ocintpara); timer_channel_output_config(TIMER0, TIMER_CH_2, &timer_ocintpara); /* CH0 50% */ timer_channel_output_pulse_value_config(TIMER0, TIMER_CH_0, 500); timer_channel_output_mode_config(TIMER0, TIMER_CH_0, TIMER_OC_MODE_PWM1); timer_channel_output_shadow_config(TIMER0, TIMER_CH_0, TIMER_OC_SHADOW_DISABLE); /* CH1 50% */ timer_channel_output_pulse_value_config(TIMER0, TIMER_CH_1, 500); timer_channel_output_mode_config(TIMER0, TIMER_CH_1, TIMER_OC_MODE_PWM1); timer_channel_output_shadow_config(TIMER0, TIMER_CH_1, TIMER_OC_SHADOW_DISABLE); /* CH1 50% */ timer_channel_output_pulse_value_config(TIMER0, TIMER_CH_2, 500); timer_channel_output_mode_config(TIMER0, TIMER_CH_2, TIMER_OC_MODE_PWM1); timer_channel_output_shadow_config(TIMER0, TIMER_CH_2, TIMER_OC_SHADOW_DISABLE); //TIM0这句很重要，没有这句不输出pwm 如果不是高级定时器就不需要 timer_primary_output_config(TIMER0, ENABLE); /* 自动重载使能 */ timer_auto_reload_shadow_enable(TIMER0); /* 使能定时器 */ if (enable) timer_enable(TIMER0); } /* 使能定时器的更新中断 */ void pwm_enable_it(void) { timer_interrupt_flag_clear(TIMER0, TIMER_INT_FLAG_UP);//清除更新中断标记 timer_interrupt_enable(TIMER0, TIMER_INT_UP);//中断更新中断使能 nvic_irq_enable(TIMER0_UP_IRQn, 1, 1);//使能中断并设置优先级 } /* 中断服务函数 */ //void TIMER0_UP_IRQHandler(void) //{ // if (SET == timer_interrupt_flag_get(TIMER0, TIMER_INT_FLAG_UP)) // { // /* 清除更新中断标志 */ // timer_interrupt_flag_clear(TIMER0, TIMER_INT_FLAG_UP); // // } //} /* 通道涉及gpio配置 */ void pwm_gpio_config(void) { //使能gpio时钟 rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA); rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOB); //使能复用时钟 rcu_periph_clock_enable(RCU_AF); /*配置gpio为复用上拉状态*/ gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_AF_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_8); gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_AF_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_9); gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_AF_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_10); gpio_init(GPIOB, GPIO_MODE_AF_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_13); gpio_init(GPIOB, GPIO_MODE_AF_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_14); gpio_init(GPIOB, GPIO_MODE_AF_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_15); } /* pwm 输出初始化 */ void pwm_output_init(void) { pwm_gpio_config(); pwm_time_base_init(0); pwm_output_config(1); }- 1
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#ifndef _BSP_TIME_PWM_H_ #define _BSP_TIME_PWM_H_ #include "gd32f10x.h" #define WORK_FREQ 10000 #define TIM_PERIOD 108000000/WORK_FREQ //1MHz/100 /* 使能定时器的更新中断 */ void pwm_enable_it(void); /* pwm 输出初始化 */ void pwm_output_init(void); #endif- 1
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2. 电机速度采集–定时器编码器
编码器博客：
https://blog.csdn.net/u010261063/article/details/125802765C源文件
#include "bsp_quadrature_encoder.h" int encoder_overflow = -1;//定时器溢出变量统计，因为定时器一起动就会发生一次溢出，故设置为-1，方便计算 void init_quadrature_encoder(void) { timer_parameter_struct timer_initpara; timer_ic_parameter_struct timer_icinitpara; /* TIM2 时钟使能 */ rcu_periph_clock_enable(RCU_TIMER2); rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA); //使能复用时钟 rcu_periph_clock_enable(RCU_AF); /**TIM2 GPIO Configuration PA6 ------> TIM2_CH1 PA7 ------> TIM2_CH2 */ gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_IPU, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_6 | GPIO_PIN_7); timer_deinit(TIMER2); timer_initpara.period = 65535; timer_initpara.prescaler = 0; timer_initpara.alignedmode = TIMER_COUNTER_EDGE; timer_initpara.counterdirection = TIMER_COUNTER_UP; timer_initpara.clockdivision = TIMER_CKDIV_DIV1; timer_initpara.repetitioncounter = 0; timer_init(TIMER2, &timer_initpara); /* TIMER2 输入通道的配置 */ timer_icinitpara.icpolarity = TIMER_IC_POLARITY_RISING;//上升沿 timer_icinitpara.icselection = TIMER_IC_SELECTION_DIRECTTI;// timer_icinitpara.icprescaler = TIMER_IC_PSC_DIV8;//改参数设置对于编码器不起作用 timer_icinitpara.icfilter = 0x05; timer_input_capture_config(TIMER2, TIMER_CH_0, &timer_icinitpara); timer_input_capture_config(TIMER2, TIMER_CH_1, &timer_icinitpara); /*设置定时器工作为编码器模式*/ timer_quadrature_decoder_mode_config(TIMER2, TIMER_ENCODER_MODE2, TIMER_IC_POLARITY_RISING, TIMER_IC_POLARITY_RISING); //使能更新中断 timer_interrupt_enable(TIMER2, TIMER_INT_UP); nvic_irq_enable(TIMER2_IRQn, 1, 1);//使能中断并设置优先级 /* 开启自动重载-使能重载影子寄存器，使能后CAR寄存器的值设置后不会立即生效，只有在更新事件时才生效*/ timer_auto_reload_shadow_enable(TIMER2); //使能定时器 timer_enable(TIMER2); } /*定时器2的中断服务函数*/ void TIMER2_IRQHandler(void) { if (SET == timer_interrupt_flag_get(TIMER2, TIMER_INT_FLAG_UP)) { /* 清除更新中断标志 */ timer_interrupt_flag_clear(TIMER2, TIMER_INT_FLAG_UP); /*根据定时器的计数方向判定电机正转和反转，正转计数器+1 ，反转计数器-1*/ if((TIMER_CTL0(TIMER2)&TIMER_CTL0_DIR) == TIMER_CTL0_DIR) encoder_overflow--; else encoder_overflow++; } }- 1
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#ifndef _BSP_ENCODER_H_ #define _BSP_ENCODER_H_ #include "gd32f10x.h" extern int encoder_overflow; void init_quadrature_encoder(void); #endif- 1
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3. pid核心算法实现
C文件
#include "bsp_pid_kernel.h" #include "stdio.h" #include "bsp_time_pwm.h" PID_TypeDef g_speed_pid; /* 速度环 PID 参数结构体 */ /** * @brief pid 初始化 * @param 无 * @retval 无 */ void pid_init(void) { g_speed_pid.SetPoint = 0; /* 设定目标值 */ g_speed_pid.ActualValue = 0.0; /* 期望输出值 */ g_speed_pid.SumError = 0.0; /* 积分值 */ g_speed_pid.Error = 0.0; /* Error[1] */ g_speed_pid.LastError = 0.0; /* Error[-1] */ g_speed_pid.PrevError = 0.0; /* Error[-2] */ g_speed_pid.Proportion = KP; /* 比例常数 Proportional Const */ g_speed_pid.Integral = KI; /* 积分常数 Integral Const */ g_speed_pid.Derivative = KD; /* 微分常数 Derivative Const */ } void set_pid_target(float dst_value ) { g_speed_pid.SetPoint = dst_value; /* 设定目标值 */ } void set_p_i_d(float kp,float ki, float kd) { g_speed_pid.Proportion = kp; /* 比例常数 Proportional Const */ g_speed_pid.Integral = ki; /* 积分常数 Integral Const */ g_speed_pid.Derivative = kd; /* 微分常数 Derivative Const */ } #ifdef INCR_LOCT_SELECT /* * @brief pid 闭环控制----位置式PID * @param *PID： PID 结构体变量地址 * @param Feedback_value：当前实际值 * @retval 期望输出值 */ int32_t increment_pid_ctrl(PID_TypeDef *PID, float Feedback_value) { PID->Error = (float)(PID->SetPoint - Feedback_value); /* 计算偏差 */ // if(PID->SumError < PID->Integral * TIM_PERIOD) PID->SumError += PID->Error; /* 累计偏差 */ PID->ActualValue = (PID->Proportion * PID->Error) /* 比例环节 */ + (PID->Integral * PID->SumError) /* 积分环节 */ + (PID->Derivative * (PID->Error - PID->LastError)); /* 微分环节 */ PID->LastError = PID->Error; /* 存储偏差，用于下次计算 */ return ((int32_t)(PID->ActualValue)); /* 返回计算后输出的数值 */ } #else /* * @brief pid 闭环控制--增量式PID * @param *PID： PID 结构体变量地址 * @param Feedback_value：当前实际值 * @retval 期望输出值 */ int32_t increment_pid_ctrl(PID_TypeDef *PID, float Feedback_value) { PID->Error = (float)(PID->SetPoint - Feedback_value); /* 计算偏差 */ PID->ActualValue += /* 比例环节 */ (PID->Proportion * (PID->Error - PID->LastError)) /* 积分环节 */ + (PID->Integral * PID->Error) /* 微分环节 */ + (PID->Derivative * (PID->Error - 2 * PID->LastError + PID->PrevError)); PID->PrevError = PID->LastError; /* 存储偏差，用于下次计算 */ PID->LastError = PID->Error; return ((int32_t)(PID->ActualValue)); /* 返回计算后输出的数值 */ } #endif- 1
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#ifndef _BSP_PID_KENEL_H_ #define _BSP_PID_KENEL_H_ #include "stdint.h" #define INCR_LOCT_SELECT 0 /* 0：位置式 ， 1：增量式 */ #if INCR_LOCT_SELECT /* 增量式 PID 参数相关宏 */ #define KP 0.00f /* P 参数*/ #define KI 0.00f /* I 参数*/ #define KD 0.10f /* D 参数*/ #define SMAPLSE_PID_SPEED 50 /* 采样周期 单位 ms*/ #else /* 位置式 PID 参数相关宏 */ #define KP 3.1f /* P 参数*/ #define KI 0.8f /* I 参数*/ #define KD 0.005f /* D 参数*/ #define SMAPLSE_PID_SPEED 50 /* 采样周期 单位 ms*/ #endif #define __IO volatile /** * @brief pid 初始化 * @param 无 * @retval 无 */ void pid_init(void); void set_pid_target(float dst_value ); void set_p_i_d(float kp,float ki, float kd); typedef struct { __IO float SetPoint; /* 目标值 */ __IO float ActualValue; /* 期望输出值 */ __IO float SumError; /* 偏差累计 */ __IO float Proportion; /* 比例系数 P */ __IO float Integral; /* 积分系数 I */ __IO float Derivative; /* 微分系数 D */ __IO float Error; /* Error[1],第 k 次偏差 */ __IO float LastError; /* Error[-1],第 k-1 次偏差 */ __IO float PrevError; /* Error[-2],第 k-2 次偏差 */ } PID_TypeDef; extern PID_TypeDef g_speed_pid; /* 速度环 PID 参数结构体 */ #ifdef INCR_LOCT_SELECT /* * @brief pid 闭环控制----位置式PID * @param *PID： PID 结构体变量地址 * @param Feedback_value：当前实际值 * @retval 期望输出值 */ int32_t increment_pid_ctrl(PID_TypeDef *PID,float Feedback_value); #else /* * @brief pid 闭环控制 ----增量式PID * @param *PID： PID 结构体变量地址 * @param Feedback_value：当前实际值 * @retval 期望输出值 */ int32_t increment_pid_ctrl(PID_TypeDef *PID,float Feedback_value); #endif #endif- 1
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4. 电机控制函数实现
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#ifndef _BSP_PID_KENEL_H_ #define _BSP_PID_KENEL_H_ #include "stdint.h" #define INCR_LOCT_SELECT 0 /* 0：位置式 ， 1：增量式 */ #if INCR_LOCT_SELECT /* 增量式 PID 参数相关宏 */ #define KP 0.00f /* P 参数*/ #define KI 0.00f /* I 参数*/ #define KD 0.10f /* D 参数*/ #define SMAPLSE_PID_SPEED 50 /* 采样周期 单位 ms*/ #else /* 位置式 PID 参数相关宏 */ #define KP 3.1f /* P 参数*/ #define KI 0.8f /* I 参数*/ #define KD 0.005f /* D 参数*/ #define SMAPLSE_PID_SPEED 50 /* 采样周期 单位 ms*/ #endif #define __IO volatile /** * @brief pid 初始化 * @param 无 * @retval 无 */ void pid_init(void); void set_pid_target(float dst_value ); void set_p_i_d(float kp,float ki, float kd); typedef struct { __IO float SetPoint; /* 目标值 */ __IO float ActualValue; /* 期望输出值 */ __IO float SumError; /* 偏差累计 */ __IO float Proportion; /* 比例系数 P */ __IO float Integral; /* 积分系数 I */ __IO float Derivative; /* 微分系数 D */ __IO float Error; /* Error[1],第 k 次偏差 */ __IO float LastError; /* Error[-1],第 k-1 次偏差 */ __IO float PrevError; /* Error[-2],第 k-2 次偏差 */ } PID_TypeDef; extern PID_TypeDef g_speed_pid; /* 速度环 PID 参数结构体 */ #ifdef INCR_LOCT_SELECT /* * @brief pid 闭环控制----位置式PID * @param *PID： PID 结构体变量地址 * @param Feedback_value：当前实际值 * @retval 期望输出值 */ int32_t increment_pid_ctrl(PID_TypeDef *PID,float Feedback_value); #else /* * @brief pid 闭环控制 ----增量式PID * @param *PID： PID 结构体变量地址 * @param Feedback_value：当前实际值 * @retval 期望输出值 */ int32_t increment_pid_ctrl(PID_TypeDef *PID,float Feedback_value); #endif #endif- 1
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#ifndef _BSP_MOTOR_CTRL_H_ #define _BSP_MOTOR_CTRL_H_ /*启动电机*/ void start_motor(void); /*停止电机*/ void stop_motor(void); /*电机速度控制*/ int set_motor_speed(int speed); #endif- 1
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5. 基本定时器TIM3实现循环计算速度和调用pid计算函数
源文件
#include "bsp_base_time_it.h" #include "gd32f10x.h" #include "bsp_base_time_it.h" #include "bsp_pid_kernel.h" #include "bsp_motor_ctrl.h" #include "stdio.h" #include "bsp_time_pwm.h" #include "debug.h" #include "protocol.h" #include "bsp_quadrature_encoder.h" /*使用定时器3循环计算速度和pid*/ #define USE_TIME TIMER3 extern int encoder_overflow; #if SPEED_PID float motor_speed; #else int motor_speed; #endif /* 使能定时器的更新中断 */ void bsp_timer_enable_it() { timer_interrupt_flag_clear(USE_TIME, TIMER_INT_FLAG_UP);//清除更新中断标记 timer_interrupt_enable(USE_TIME, TIMER_INT_UP);//中断更新中断使能 nvic_irq_enable(TIMER3_IRQn, 1, 1);//使能中断并设置优先级 } void bsp_time_base_init(int enable) { /*定时器结构*/ timer_parameter_struct timer_initpara; //开启定时器时钟 rcu_periph_clock_enable(RCU_TIMER3); //结构体复位初始化 timer_deinit(USE_TIME); /* 初始化定时器结构体 */ timer_struct_para_init(&timer_initpara); /* TIMER1 configuration */ timer_initpara.prescaler = 108 - 1; //定时器的时钟频率是108MHz timer_initpara.alignedmode = TIMER_COUNTER_EDGE;// timer_initpara.counterdirection = TIMER_COUNTER_UP;//向上计数 timer_initpara.period = 1000 - 1; //重载值 timer_initpara.clockdivision = TIMER_CKDIV_DIV1; //不分频 timer_initpara.repetitioncounter = 0;//重复计数 timer_init(USE_TIME, &timer_initpara); bsp_timer_enable_it(); if (enable) timer_enable(USE_TIME);//使能定时器 else timer_disable(USE_TIME);//失能定时器 } void caculate_motor_speed(void) { #if SPEED_PID static int last_cnt=0xffffffff; static float speed_arry[5]; static int index=0; int cur_cnt = TIMER_CNT(TIMER2) +65536*encoder_overflow; if( last_cnt==0xffffffff) { motor_speed=0; } else { speed_arry[index%5]=(cur_cnt-last_cnt)*50*60/16; } if(index%5==4) { motor_speed = (speed_arry[0]+speed_arry[1]+speed_arry[2]+speed_arry[3]+speed_arry[4])*0.2; } index++; last_cnt=cur_cnt; #else static uint8_t flag=1; if(flag) { flag=0; motor_speed=0; } else { motor_speed = TIMER_CNT(TIMER2) +65536*encoder_overflow; } printf("speed %d \r\n",motor_speed); #endif } void motor_pid_ctrl(void) { int speed; //pid计算 speed = increment_pid_ctrl(&g_speed_pid,motor_speed); //控制电机pwm set_motor_speed(speed); int temp = motor_speed; int temp2=g_speed_pid.SetPoint; int duty = speed*1000/(TIM_PERIOD); //波形显示 debug_send_wave_data(1,temp); debug_send_wave_data(2,temp2); debug_send_wave_data(3,duty); } void time_out_1ms(void) { static uint32_t ms=0; ms++; if(ms%20==19)//每20ms计算一次速度 { caculate_motor_speed(); } if(ms%100==99)//每100ms计算一次pid { motor_pid_ctrl(); } } /* 中断服务函数 */ void TIMER3_IRQHandler(void) { if (SET == timer_interrupt_flag_get(USE_TIME, TIMER_INT_FLAG_UP)) { /* 清除更新中断标志 */ timer_interrupt_flag_clear(USE_TIME, TIMER_INT_FLAG_UP); //定时处理速度和pid计算 time_out_1ms(); } }- 1
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头文件
#ifndef _BSP_BASE_TIMER_IT_H_ #define _BSP_BASE_TIMER_IT_H_ //速度pid和位置pid的切换宏 #if SPEED_PID extern float motor_speed; #else extern int motor_speed; #endif extern float motor_speed; void bsp_time_base_init(int enable); #endif- 1
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6. 正点原子的调试pid助手使用
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/** **************************************************************************************************** * @file debug.c * @author 正点原子团队(ALIENTEK) * @version V1.0 * @date 2021-10-14 * @brief pid上位机调试 代码 * @license Copyright (c) 2020-2032, 广州市星翼电子科技有限公司 **************************************************************************************************** * @attention * * 实验平台:正点原子 F407电机开发板 * 在线视频:www.yuanzige.com * 技术论坛:www.openedv.com/forum.php * 公司网址:www.alientek.com * 购买地址:openedv.taobao.com * * 修改说明 * V1.0 20211014 * 第一次发布 * **************************************************************************************************** */ #include "debug.h" #include "stdio.h" #include "stdlib.h" #include "string.h" #include "gd32f10x.h" #include "bsp_uart.h" #define __IO volatile /*************************************** 第一部分 CRC校验 ********************************************/ /* CRC 高位字节值表 */ static const uint8_t s_crchi[] = { 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40 }; /* CRC 低位字节值表 */ const uint8_t s_crclo[] = { 0x00, 0xC0, 0xC1, 0x01, 0xC3, 0x03, 0x02, 0xC2, 0xC6, 0x06, 0x07, 0xC7, 0x05, 0xC5, 0xC4, 0x04, 0xCC, 0x0C, 0x0D, 0xCD, 0x0F, 0xCF, 0xCE, 0x0E, 0x0A, 0xCA, 0xCB, 0x0B, 0xC9, 0x09, 0x08, 0xC8, 0xD8, 0x18, 0x19, 0xD9, 0x1B, 0xDB, 0xDA, 0x1A, 0x1E, 0xDE, 0xDF, 0x1F, 0xDD, 0x1D, 0x1C, 0xDC, 0x14, 0xD4, 0xD5, 0x15, 0xD7, 0x17, 0x16, 0xD6, 0xD2, 0x12, 0x13, 0xD3, 0x11, 0xD1, 0xD0, 0x10, 0xF0, 0x30, 0x31, 0xF1, 0x33, 0xF3, 0xF2, 0x32, 0x36, 0xF6, 0xF7, 0x37, 0xF5, 0x35, 0x34, 0xF4, 0x3C, 0xFC, 0xFD, 0x3D, 0xFF, 0x3F, 0x3E, 0xFE, 0xFA, 0x3A, 0x3B, 0xFB, 0x39, 0xF9, 0xF8, 0x38, 0x28, 0xE8, 0xE9, 0x29, 0xEB, 0x2B, 0x2A, 0xEA, 0xEE, 0x2E, 0x2F, 0xEF, 0x2D, 0xED, 0xEC, 0x2C, 0xE4, 0x24, 0x25, 0xE5, 0x27, 0xE7, 0xE6, 0x26, 0x22, 0xE2, 0xE3, 0x23, 0xE1, 0x21, 0x20, 0xE0, 0xA0, 0x60, 0x61, 0xA1, 0x63, 0xA3, 0xA2, 0x62, 0x66, 0xA6, 0xA7, 0x67, 0xA5, 0x65, 0x64, 0xA4, 0x6C, 0xAC, 0xAD, 0x6D, 0xAF, 0x6F, 0x6E, 0xAE, 0xAA, 0x6A, 0x6B, 0xAB, 0x69, 0xA9, 0xA8, 0x68, 0x78, 0xB8, 0xB9, 0x79, 0xBB, 0x7B, 0x7A, 0xBA, 0xBE, 0x7E, 0x7F, 0xBF, 0x7D, 0xBD, 0xBC, 0x7C, 0xB4, 0x74, 0x75, 0xB5, 0x77, 0xB7, 0xB6, 0x76, 0x72, 0xB2, 0xB3, 0x73, 0xB1, 0x71, 0x70, 0xB0, 0x50, 0x90, 0x91, 0x51, 0x93, 0x53, 0x52, 0x92, 0x96, 0x56, 0x57, 0x97, 0x55, 0x95, 0x94, 0x54, 0x9C, 0x5C, 0x5D, 0x9D, 0x5F, 0x9F, 0x9E, 0x5E, 0x5A, 0x9A, 0x9B, 0x5B, 0x99, 0x59, 0x58, 0x98, 0x88, 0x48, 0x49, 0x89, 0x4B, 0x8B, 0x8A, 0x4A, 0x4E, 0x8E, 0x8F, 0x4F, 0x8D, 0x4D, 0x4C, 0x8C, 0x44, 0x84, 0x85, 0x45, 0x87, 0x47, 0x46, 0x86, 0x82, 0x42, 0x43, 0x83, 0x41, 0x81, 0x80, 0x40 }; /** * @brief CRC16校验 * @param *_pBuf：数据地址 * @param _usLen：数据长度 * @note 采用crc16-modbus，多项式hex：8005 * @retval 校验结果 */ uint16_t crc16_calc(uint8_t *_pBuf, uint16_t _usLen) { uint8_t ucCRCHi = 0xFF; /* 高CRC字节初始化 */ uint8_t ucCRCLo = 0xFF; /* 低CRC 字节初始化 */ uint16_t usIndex; /* CRC循环中的索引 */ while (_usLen--) { usIndex = ucCRCLo ^ *_pBuf++; /* 计算CRC */ ucCRCLo = ucCRCHi ^ s_crchi[usIndex]; ucCRCHi = s_crclo[usIndex]; } return ((uint16_t)ucCRCHi << 8 | ucCRCLo); /* 返回校验结果，高字节在高位 */ } /*************************************** 第二部分 底层函数 ********************************************/ __IO uint8_t debug_rev_data[DEBUG_REV_MAX_LEN]; /* 存放接收数据的数组（环形缓冲区） */ __IO uint8_t debug_rev_p = 0; /* 地址偏移量 */ debug_data g_debug; debug_data_rev debug_rev; /** * @brief 内存初始化 * @param *data：内存起始地址 * @retval 无 */ void debug_obj_init(debug_data *data) { size_t obj_size = sizeof(debug_data); memset(data, 0, (size_t)obj_size); /* 把指定范围内存清零 */ } /** * @brief 上位机数据解析 * @param *data：接收的数据（地址） * @note 利用环形缓冲区来接收数据，再存进相应的结构体成员中 * @retval 无 */ void debug_handle(uint8_t *data) { uint8_t temp[DEBUG_REV_MAX_LEN]; uint8_t i; if (debug_rev_p >= DEBUG_REV_MAX_LEN) /* 超过缓冲区（数组）最大长度 */ { debug_rev_p = 0; /* 地址偏移量清零 */ } debug_rev_data[debug_rev_p] = *(data); /* 取出数据，存进数组 */ if (*data == DEBUG_DATA_END) /* 判断是否收到帧尾 */ { if (debug_rev_data[(debug_rev_p + DEBUG_REV_MAX_LEN - 4) % DEBUG_REV_MAX_LEN] == DEBUG_DATA_HEAD) /* 数据包长度为5个字节，判断第一个字节是否为帧头 */ { for (i = 0; i < 2; i++) { temp[i] = debug_rev_data[(debug_rev_p + DEBUG_REV_MAX_LEN - 4 + i) % DEBUG_REV_MAX_LEN]; /* 取出帧头、数据类别，5个字节的数据包没有数据域 */ } #if EN_CRC /* 进行CRC校验 */ if (crc16_calc(temp, 2) == ((debug_rev_data[(debug_rev_p + DEBUG_REV_MAX_LEN - 4 + 2) % DEBUG_REV_MAX_LEN] << 8) | \ debug_rev_data[(debug_rev_p + DEBUG_REV_MAX_LEN - 4 + 3) % DEBUG_REV_MAX_LEN])) #endif { if (debug_rev_data[(debug_rev_p + DEBUG_REV_MAX_LEN - 4 + 1) % DEBUG_REV_MAX_LEN] == CMD_GET_ALL_DATA) /* 判断数据类别是否为：获取全部参数 */ { debug_upload_data(&g_debug, TYPE_STATUS); /* 发送电机状态 */ debug_upload_data(&g_debug, TYPE_SPEED); /* 发送速度值 */ debug_upload_data(&g_debug, TYPE_HAL_ENC); /* 发送霍尔、编码器位置 */ debug_upload_data(&g_debug, TYPE_VBUS); /* 发送电压 */ debug_upload_data(&g_debug, TYPE_AMP); /* 发送电流 */ debug_upload_data(&g_debug, TYPE_TEMP); /* 发送温度 */ debug_upload_data(&g_debug, TYPE_SUM_LEN); /* 发送总里程 */ debug_upload_data(&g_debug, TYPE_BEM); /* 发送反电动势 */ debug_upload_data(&g_debug, TYPE_MOTOR_CODE); /* 发送电机类型 */ for (i = TYPE_PID1; i < TYPE_PID10; i++) { debug_upload_data(&g_debug, i); /* 发送PID参数 */ } } } } if (debug_rev_data[(debug_rev_p + DEBUG_REV_MAX_LEN - 5) % DEBUG_REV_MAX_LEN] == DEBUG_DATA_HEAD) /* 数据包长度为6个字节，判断第一个字节是否为帧头 */ { for (i = 0; i < 3; i++) { temp[i] = debug_rev_data[(debug_rev_p + DEBUG_REV_MAX_LEN - 5 + i) % DEBUG_REV_MAX_LEN]; /* 取出帧头、数据类别、数据域 */ } #if EN_CRC /* 进行CRC校验 */ if (crc16_calc(temp, 3) == ((debug_rev_data[(debug_rev_p + DEBUG_REV_MAX_LEN - 5 + 3) % DEBUG_REV_MAX_LEN] << 8) | \ debug_rev_data[(debug_rev_p + DEBUG_REV_MAX_LEN - 5 + 4) % DEBUG_REV_MAX_LEN])) #endif { switch (debug_rev_data[(debug_rev_p + DEBUG_REV_MAX_LEN - 5 + 1) % DEBUG_REV_MAX_LEN]) /* 判断数据类别 */ { case CMD_SET_CTR_CODE: /* 下发控制指令 */ debug_rev.Ctrl_code = debug_rev_data[(debug_rev_p + DEBUG_REV_MAX_LEN - 5 + 2) % DEBUG_REV_MAX_LEN]; break; case CMD_SET_CTR_MODE: /* 下发控制模式 */ debug_rev.Ctrl_mode = debug_rev_data[(debug_rev_p + DEBUG_REV_MAX_LEN - 5 + 2) % DEBUG_REV_MAX_LEN]; break; } } } if (debug_rev_data[(debug_rev_p + DEBUG_REV_MAX_LEN - 6) % DEBUG_REV_MAX_LEN] == DEBUG_DATA_HEAD) /* 数据包长度为7个字节，判断第一个字节是否为帧头 */ { for (i = 0; i < 4; i++) { temp[i] = debug_rev_data[(debug_rev_p + DEBUG_REV_MAX_LEN - 6 + i) % DEBUG_REV_MAX_LEN]; /* 取出帧头、数据类别、数据域 */ } #if EN_CRC /* 进行CRC校验 */ if (crc16_calc(temp, 4) == ((debug_rev_data[(debug_rev_p + DEBUG_REV_MAX_LEN - 6 + 4) % DEBUG_REV_MAX_LEN] << 8) | \ debug_rev_data[(debug_rev_p + DEBUG_REV_MAX_LEN - 6 + 5) % DEBUG_REV_MAX_LEN])) #endif { switch (debug_rev_data[(debug_rev_p + DEBUG_REV_MAX_LEN - 6 + 1) % DEBUG_REV_MAX_LEN]) /* 判断数据类别 */ { case CMD_SET_SPEED: /* 设定电机速度 */ *(debug_rev.speed) = (int16_t)((debug_rev_data[(debug_rev_p + DEBUG_REV_MAX_LEN - 6 + 2) % DEBUG_REV_MAX_LEN] << 8) | \ debug_rev_data[(debug_rev_p + DEBUG_REV_MAX_LEN - 6 + 3) % DEBUG_REV_MAX_LEN]); break; case CMD_SET_TORQUE: /* 设定转矩 */ *(debug_rev.torque) = (debug_rev_data[(debug_rev_p + DEBUG_REV_MAX_LEN - 6 + 2) % DEBUG_REV_MAX_LEN] << 8) | \ debug_rev_data[(debug_rev_p + DEBUG_REV_MAX_LEN - 6 + 3) % DEBUG_REV_MAX_LEN]; break; } } } if (debug_rev_data[(debug_rev_p + DEBUG_REV_MAX_LEN - 16) % DEBUG_REV_MAX_LEN] == DEBUG_DATA_HEAD) /* 数据包长度为17个字节，判断第一个字节是否为帧头 */ { for (i = 0; i < 14; i++) { temp[i] = debug_rev_data[(debug_rev_p + DEBUG_REV_MAX_LEN - 16 + i) % DEBUG_REV_MAX_LEN]; /* 取出帧头、数据类别、数据域 */ } #if EN_CRC /* 进行CRC校验 */ if (crc16_calc(temp, 14) == ((debug_rev_data[(debug_rev_p + DEBUG_REV_MAX_LEN - 16 + 14) % DEBUG_REV_MAX_LEN] << 8) | \ debug_rev_data[(debug_rev_p + DEBUG_REV_MAX_LEN - 16 + 15) % DEBUG_REV_MAX_LEN])) #endif { switch (debug_rev_data[(debug_rev_p + DEBUG_REV_MAX_LEN - 16 + 1) % DEBUG_REV_MAX_LEN]) /* 判断数据类别 */ { case CMD_SET_PID1: case CMD_SET_PID2: case CMD_SET_PID3: case CMD_SET_PID4: case CMD_SET_PID5: case CMD_SET_PID6: case CMD_SET_PID7: case CMD_SET_PID8: case CMD_SET_PID9: case CMD_SET_PID10: for (i = 0; i < 12; i++) /* 接收设定的PID参数 */ { g_debug.pid[debug_rev_data[(debug_rev_p + DEBUG_REV_MAX_LEN - 16 + 1) % DEBUG_REV_MAX_LEN] - CMD_SET_PID1].pid.pidi8[i] = \ debug_rev_data[(debug_rev_p + DEBUG_REV_MAX_LEN - 16 + 2 + i) % DEBUG_REV_MAX_LEN]; } break; } } } } debug_rev_p ++; } /** * @brief 数据上传 * @param *data：上传的数据（地址） * @param upload_type：上传的数据类别 * @retval 无 */ void debug_upload_data(debug_data *data, uint8_t upload_type) { uint8_t cur_data, i; uint8_t upload_data[37]; /* 数据上传数组 */ upload_data[0] = DEBUG_DATA_HEAD; /* 数据包第1个字节（数组第0个元素），固定为帧头 */ cur_data = 2; /* 数据域从第3个字节（数组第2个元素）开始 */ switch (upload_type) /* 判断数据类别 */ { case TYPE_STATUS: /* 设备状态 */ upload_data[1] = upload_type; /* 数据包第2个字节（数组第1个元素），固定为数据类别 */ upload_data[cur_data++] = data->status; /* 存入要发送的数据域 */ break; case TYPE_SPEED: /* 电机速度 */ upload_data[1] = upload_type; upload_data[cur_data++] = (data->speed >> 8) & 0xFF; /* 先存入速度值高8位（小端模式中u16赋给u8类型，只取低8位） */ upload_data[cur_data++] = data->speed & 0xFF; /* 再存入速度值低8位 */ break; case TYPE_HAL_ENC: /* 霍尔、编码器位置值 */ upload_data[1] = upload_type; upload_data[cur_data++] = (data->hall_p) & 0x08; /* 存入霍尔位置值 */ upload_data[cur_data++] = (data->encode_p >> 8) & 0xFF; /* 存入编码器位置值高8位 */ upload_data[cur_data++] = (data->encode_p) & 0xFF; /* 存入编码器位置值低8位 */ break; case TYPE_VBUS: /* 电压，范围 0~100.99 V */ upload_data[1] = upload_type; upload_data[cur_data++] = ((uint8_t)data->bus_vol) % 101; /* 存入电压值整数部分，整数部分不允许超过100 */ upload_data[cur_data++] = ((uint16_t)(data->bus_vol * 100)) % 100; /* 存入电压值小数部分，小数部分不允许超过99 */ break; case TYPE_AMP: /* 电流 */ upload_data[1] = upload_type; upload_data[cur_data++] = (((int16_t)(data->amp[0] * 1000)) >> 8) & 0xFF; /* 存入U相电流高8位 */ upload_data[cur_data++] = ((int16_t)(data->amp[0] * 1000)) & 0xFF; /* 存入U相电流低8位 */ upload_data[cur_data++] = (((int16_t)(data->amp[1] * 1000)) >> 8) & 0xFF; /* 存入V相电流高8位 */ upload_data[cur_data++] = ((int16_t)(data->amp[1] * 1000)) & 0xFF; /* 存入V相电流低8位 */ upload_data[cur_data++] = (((int16_t)(data->amp[2] * 1000)) >> 8) & 0xFF; /* 存入W相电流高8位 */ upload_data[cur_data++] = ((int16_t)(data->amp[2] * 1000)) & 0xFF; /* 存入W相电流低8位 */ break; case TYPE_TEMP: /* 温度 */ upload_data[1] = upload_type; upload_data[cur_data++] = (uint8_t)(data->temp[0] + 50); /* 存入驱动板温度 */ upload_data[cur_data++] = (uint8_t)(data->temp[1] + 50); /* 存入电机温度 */ break; case TYPE_SUM_LEN: /* 总里程 */ upload_data[1] = upload_type; upload_data[cur_data++] = (data->sum_len >> 56) & 0xFF; /* 存入总里程 56~63 位 */ upload_data[cur_data++] = (data->sum_len >> 48) & 0xFF; /* 存入总里程 48~55 位 */ upload_data[cur_data++] = (data->sum_len >> 40) & 0xFF; /* 存入总里程 40~47 位 */ upload_data[cur_data++] = (data->sum_len >> 32) & 0xFF; /* 存入总里程 32~39 位 */ upload_data[cur_data++] = (data->sum_len >> 24) & 0xFF; /* 存入总里程 24~31 位 */ upload_data[cur_data++] = (data->sum_len >> 16) & 0xFF; /* 存入总里程 16~23 位 */ upload_data[cur_data++] = (data->sum_len >> 8) & 0xFF; /* 存入总里程 8~15 位 */ upload_data[cur_data++] = (data->sum_len >> 0) & 0xFF; /* 存入总里程 0~7 位 */ break; case TYPE_BEM: /* 反电动势 */ upload_data[1] = upload_type; upload_data[cur_data++] = (int8_t)data->bem[0]; /* 存入U相反电动势电压整数部分 */ upload_data[cur_data++] = ((int16_t)(data->bem[0] * 100)) % 100; /* 存入U相反电动势电压小数部分 */ upload_data[cur_data++] = (int8_t)data->bem[1]; /* 存入V相反电动势电压整数部分 */ upload_data[cur_data++] = ((int16_t)(data->bem[1] * 100)) % 100; /* 存入V相反电动势电压小数部分 */ upload_data[cur_data++] = (int8_t)data->bem[2]; /* 存入W相反电动势电压整数部分 */ upload_data[cur_data++] = ((int16_t)(data->bem[2] * 100)) % 100; /* 存入W相反电动势电压小数部分 */ break; case TYPE_MOTOR_CODE: /* 电机类型 */ upload_data[1] = upload_type; upload_data[cur_data++] = data->motor_code; /* 存入电机类型 */ break; case TYPE_TORQUE: /* 扭矩 */ upload_data[1] = upload_type; upload_data[cur_data++] = (((int16_t)(data->torque * 1000)) >> 8) & 0xFF; /* 存入扭矩值整数部分 */ upload_data[cur_data++] = ((int16_t)(data->torque * 1000)) & 0xFF; /* 存入扭矩值小数部分 */ break; case TYPE_POWER: /* 功率 */ upload_data[1] = upload_type; upload_data[cur_data++] = (((int16_t)(data->power * 100)) >> 8) & 0xFF; /* 存入功率值高8位 */ upload_data[cur_data++] = ((int16_t)(data->power * 100)) & 0xFF; /* 存入功率值低8位 */ break; case TYPE_PID1: /* PID参数组别 */ case TYPE_PID2: case TYPE_PID3: case TYPE_PID4: case TYPE_PID5: case TYPE_PID6: case TYPE_PID7: case TYPE_PID8: case TYPE_PID9: case TYPE_PID10: upload_data[1] = upload_type; for (i = 0; i < 3; i++) /* 循环存入P、I、D系数值，每个系数占4个字节 */ { upload_data[cur_data++] = data->pid[upload_type - TYPE_PID1].pid.pidi8[i * 4 + 0]; upload_data[cur_data++] = data->pid[upload_type - TYPE_PID1].pid.pidi8[i * 4 + 1]; upload_data[cur_data++] = data->pid[upload_type - TYPE_PID1].pid.pidi8[i * 4 + 2]; upload_data[cur_data++] = data->pid[upload_type - TYPE_PID1].pid.pidi8[i * 4 + 3]; } break; case TYPE_USER_DATA: /* 波形数据 */ upload_data[1] = upload_type; for (i = 0; i < 16; i++) /* 循环存入1~16个通道波形数据 */ { upload_data[cur_data++] = (data->user_data[i] >> 8) & 0xFF; /* 存入波形数据高8位 */ upload_data[cur_data++] = data->user_data[i] & 0xFF; /* 存入波形数据低8位 */ } break; default : upload_data[1] = 0xFE; /* 数据类别错误，存入错误码0xFE */ break; } if (upload_data[1] == 0xFE) /* 数据类别错误，直接跳出 */ { return; } else /* 数据类别正确 */ { uint16_t crc_res = crc16_calc(&(upload_data[0]), cur_data); /* 进行CRC校验 */ upload_data[cur_data++] = (crc_res >> 8) & 0xFF; /* 存入校验结果高8位 */ upload_data[cur_data++] = (crc_res) & 0xFF; /* 存入校验结果低8位 */ upload_data[cur_data++] = DEBUG_DATA_END; /* 存入帧尾 */ //HAL_UART_Transmit(&g_uart1_handle, upload_data, cur_data, 0xFFFF); /* 发送数据到上位机 */ bsp_transmit(USART0,upload_data, cur_data, 0xFFFFFFFF); } } /*************************************** 第三部分 应用层函数 ********************************************/ /** * @brief 初始化调试 * @param 无 * @retval 无 */ void debug_init(void) { debug_obj_init(&g_debug); /* 初始化所需内存 */ } /** * @brief 设置目标速度范围 * @param max_limit：最大值 * @param min_limit：最小值（反转时最大速度） * @param step_max ： 最大突变值 * @retval 无 */ void debug_set_point_range(float max_limit, float min_limit, float step_max) { static float step_temp = 0.0; if (abs((int)(*debug_rev.speed - step_temp)) > step_max) /* 判断速度突变是否超过允许范围 */ { *debug_rev.speed = step_temp; /* 超过最大突变值，保持原来速度 */ } step_temp = *debug_rev.speed; /* 保存本次速度 */ if (*debug_rev.speed >= max_limit) /* 超过限速 */ { *debug_rev.speed = max_limit; /* 配置为最大允许速度 */ } if (*debug_rev.speed <= min_limit) /* 超过限速 */ { *debug_rev.speed = min_limit; /* 配置为最大允许速度 */ } } /*************************************** 开发板 ——> 上位机 ********************************************/ /** * @brief PID数据上传 * @param PIDx ：PID组（1~10） * @param *SetPoint ：目标速度地址 * @param P、I、D ：PID参数 * @retval 无 */ void debug_send_initdata(upload_type PIDx, float *SetPoint, float P, float I, float D) { debug_rev.speed = (float *)(SetPoint); /* 开发板和上位机共用一个PID目标值的内存地址，数据同步更方便 */ g_debug.pid[PIDx - TYPE_PID1].pid.pidf[0] = P; /* 传入P值 */ g_debug.pid[PIDx - TYPE_PID1].pid.pidf[1] = I; /* 传入I值 */ g_debug.pid[PIDx - TYPE_PID1].pid.pidf[2] = D; /* 传入D值 */ debug_upload_data(&g_debug, PIDx); /* 发送PID参数 */ } /** * @brief 电流数据上传 * @param U_I、V_I、W_I ：三相电流数据 * @note 如果只有单相，习惯用U_I上传 * @retval 无 */ void debug_send_current(float U_I, float V_I, float W_I) { g_debug.amp[0] = U_I; /* 传入U相电流值 */ g_debug.amp[1] = V_I; /* 传入V相电流值 */ g_debug.amp[2] = W_I; /* 传入W相电流值 */ debug_upload_data(&g_debug, TYPE_AMP); /* 发送电流数据 */ } /** * @brief 电压数据上传 * @param valtage ：电压数据 * @retval 无 */ void debug_send_valtage(float valtage) { g_debug.bus_vol = valtage; /* 传入电压值 */ debug_upload_data(&g_debug, TYPE_VBUS); /* 发送电压数据 */ } /** * @brief 功率数据上传 * @param power ：功率数据 * @retval 无 */ void debug_send_power(float power) { g_debug.power = power; /* 传入功率值 */ debug_upload_data(&g_debug, TYPE_POWER); /* 发送功率数据 */ } /** * @brief 速度数据上传 * @param speed ：速度数据 * @retval 无 */ void debug_send_speed(float speed) { g_debug.speed = (int16_t)(speed); /* 传入速度值 */ debug_upload_data(&g_debug, TYPE_SPEED); /* 发送速度数据 */ } /** * @brief 总里程数据上传 * @param len ：总里程数据 * @retval 无 */ void debug_send_distance(uint64_t len) { g_debug.sum_len = len; /* 传入总里程值 */ debug_upload_data(&g_debug, TYPE_SUM_LEN); /* 发送总里程数据 */ } /** * @brief 温度数据上传 * @param motor_temp ：电机温度 * @param board_temp ：驱动板温度 * @retval 无 */ void debug_send_temp(float motor_temp, float board_temp) { g_debug.temp[0] = board_temp; /* 传入驱动板温度值 */ g_debug.temp[1] = motor_temp; /* 传入电机温度值 */ debug_upload_data(&g_debug, TYPE_TEMP); /* 发送温度数据 */ } /** * @brief 电机状态上传 * @param motor_codestae ：电机状态 * @retval 无 */ void debug_send_motorstate(motor_state motor_codestae) { g_debug.status = motor_codestae; /* 传入电机状态 */ debug_upload_data(&g_debug, TYPE_STATUS); /* 发送电机状态 */ } /** * @brief 电机类型上传 * @param motorcode ：电机类型 * @retval 无 */ void debug_send_motorcode(motor_code motorcode) { g_debug.motor_code = motorcode; /* 传入电机类型 */ debug_upload_data(&g_debug, TYPE_MOTOR_CODE); /* 发送电机类型 */ } /** * @brief 波形数据上传 * @param chx ：通道，取值1~16 * @param wave：数据 * @retval 无 */ void debug_send_wave_data(uint8_t chx, int16_t wave) { g_debug.user_data[chx - 1] = wave; /* 选择通道，传入数据 */ debug_upload_data(&g_debug, TYPE_USER_DATA); /* 发送波形数据 */ } /*************************************** 上位机 ——> 开发板 ********************************************/ /** * @brief 上位机PID参数接收 * @param PIDx ：PID组（1~10） * @param P、I、D ：PID参数 * @retval 无 */ void debug_receive_pid(upload_type PIDx, float *P, float *I, float *D) { *P = g_debug.pid[PIDx - TYPE_PID1].pid.pidf[0]; /* 接收P参数 */ *I = g_debug.pid[PIDx - TYPE_PID1].pid.pidf[1]; /* 接收I参数 */ *D = g_debug.pid[PIDx - TYPE_PID1].pid.pidf[2]; /* 接收D参数 */ } /** * @brief 上位机命令接收 * @param 无 * @retval 0：无效，1：停机，2：运行，3：刹车 */ uint8_t debug_receive_ctrl_code(void) { static uint8_t rec_r = 0; if (debug_rev.Ctrl_code >= 0x01 && debug_rev.Ctrl_code <= 0x03) /* 判断命令范围是否正确 */ { rec_r++; if (rec_r >= 2) { rec_r = 0; debug_rev.Ctrl_code = 0; } return debug_rev.Ctrl_code; /* 返回命令 */ } return 0; }- 1
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头文件
/** **************************************************************************************************** * @file debug.h * @author 正点原子团队(ALIENTEK) * @version V1.0 * @date 2021-10-14 * @brief pid上位机调试 代码 * @license Copyright (c) 2020-2032, 广州市星翼电子科技有限公司 **************************************************************************************************** * @attention * * 实验平台:正点原子 F407电机开发板 * 在线视频:www.yuanzige.com * 技术论坛:www.openedv.com/forum.php * 公司网址:www.alientek.com * 购买地址:openedv.taobao.com * * 修改说明 * V1.0 20211014 * 第一次发布 * **************************************************************************************************** */ #ifndef __DEBUG_H #define __DEBUG_H #include "stdint.h" #define DEBUG_ENABLE 0 /* PID调试使能 */ #define EN_CRC 1 /* CRC校验，0：关闭，1：开启 */ #define DEBUG_DATA_HEAD 0xC5 /* 帧头 */ #define DEBUG_DATA_END 0x5C /* 帧尾 */ /*********************************** 开发板 ——> 上位机 *******************************************/ /* 数据类别 */ typedef enum { TYPE_ERROR = 0x0F, /* 故障类型 */ TYPE_STATUS = 0x10, /* 设备状态 */ TYPE_SPEED = 0x11, /* 速度 */ TYPE_HAL_ENC = 0x12, /* 霍尔、编码器位置值 */ TYPE_VBUS = 0x13, /* 电压 */ TYPE_AMP = 0x14, /* 电流 */ TYPE_TEMP = 0x15, /* 驱动板温度 */ TYPE_SUM_LEN = 0x16, /* 总里程 */ TYPE_BEM = 0x17, /* 反电动势 */ TYPE_MOTOR_CODE = 0x18, /* 电机类型 */ TYPE_TORQUE = 0x19, /* 扭矩 */ TYPE_POWER = 0x1A, /* 功率 */ TYPE_PID1 = 0x20, /* 用户PID1参数上报 */ TYPE_PID2 = 0x21, /* PID2 */ TYPE_PID3 = 0x22, /* PID3 */ TYPE_PID4 = 0x23, /* PID4 */ TYPE_PID5 = 0x24, /* PID5 */ TYPE_PID6 = 0x25, /* PID6 */ TYPE_PID7 = 0x26, /* PID7 */ TYPE_PID8 = 0x27, /* PID8 */ TYPE_PID9 = 0x28, /* PID9 */ TYPE_PID10 = 0x29, /* PID10 */ TYPE_USER_DATA = 0x30, /* 波形数据上报 */ }upload_type; /* 故障类型 */ typedef enum { HALL_ENC_ERROR = 0x01, /* 编码器、霍尔错误 */ OVERSPEED_ERROR = 0x02, /* 电机过速 */ DB_OVERTEMP_ERROR = 0x04, /* 驱动板过温 */ M_OVERTEMP_ERROR = 0x08, /* 电机过温 */ DB_OVERVOL_ERROR = 0x10, /* 驱动板过压 */ DB_UNDERVOL_ERROR = 0x10, /* 驱动板欠压 */ DB_OVERCUR_ERROR = 0x10, /* 驱动板过流 */ UNKNOWN_ERROR = 0x10, /* 未知错误 */ }motor_error; /* 电机状态 */ typedef enum { IDLE_STATE = 0x00, /* 空闲状态 */ RUN_STATE = 0x01, /* 运行状态 */ ERROR_STATE = 0x02, /* 错误状态 */ LRTOUT_STATE = 0x03, /* 堵转超时 */ BREAKED_STATE = 0x04, /* 刹车 */ }motor_state; /* 电机类型 */ typedef enum { DC_MOTOR = 0x10, /* 直流有刷电机 */ BLDC_MOTOR = 0x11, /* 直流无刷电机 */ PMSM_MOTOR = 0x12, /* 永磁同步电机 */ STEP_MOTOR = 0x13, /* 步进电机 */ SERVO_MOTOR = 0x14, /* 伺服电机 */ EXCHANG_MOTOR = 0x15, /* 变频器(三相交流异步电机) */ HELM_MOTOR = 0x16, /* 舵机 */ }motor_code; /* PID参数存放结构体 */ typedef struct { union { float pidf[3]; /* PID参数发送存放 */ int8_t pidi8[12]; /* PID参数接收存放 */ }pid; }pid_struct; /* 参数存放结构体（开发板——>上位机） */ typedef struct { uint8_t status; /* 电机状态 */ int16_t speed; /* 电机速度 */ uint8_t hall_p; /* 霍尔位置值 */ uint16_t encode_p; /* 编码器位置值 */ float bus_vol; /* 电压 */ float amp[3]; /* 电流 */ float temp[2]; /* 温度 */ uint64_t sum_len; /* 总里程 */ float bem[3]; /* 反电动势 */ uint8_t motor_code; /* 电机类型 */ float torque; /* 扭矩 */ float power; /* 功率 */ pid_struct pid[10]; /* 10组PID参数（收发共用） */ int16_t user_data[16]; /* 波形数据 */ }debug_data; extern debug_data g_debug; /* 发送变量 */ /*********************************** 上位机 ——> 开发板 *******************************************/ /* 数据类别 */ typedef enum { CMD_GET_ALL_DATA = 0x19, /* 获取全部参数 */ CMD_SET_CTR_CODE = 0x21, /* 下发控制指令 */ CMD_SET_CTR_MODE = 0x22, /* 下发控制模式 */ CMD_SET_SPEED = 0x23, /* 设定速度 */ CMD_SET_TORQUE = 0x24, /* 设定转矩 */ CMD_SET_VF_VOL = 0x25, /* 设定VF电压 */ CMD_SET_VF_IF_FRE = 0x26, /* 设定V/F、IF频率 */ CMD_SET_IF_CUR = 0x27, /* 设定IF电流 */ CMD_SET_DQ_CUR_D = 0x28, /* 设定DQ电流D */ CMD_SET_DQ_CUR_Q = 0x29, /* 设定DQ电流Q */ CMD_SET_PID1 = 0x31, /* 设定PID1参数 */ CMD_SET_PID2 = 0x32, /* PID2 */ CMD_SET_PID3 = 0x33, /* PID3 */ CMD_SET_PID4 = 0x34, /* PID4 */ CMD_SET_PID5 = 0x35, /* PID5 */ CMD_SET_PID6 = 0x36, /* PID6 */ CMD_SET_PID7 = 0x37, /* PID7 */ CMD_SET_PID8 = 0x38, /* PID8 */ CMD_SET_PID9 = 0x39, /* PID9 */ CMD_SET_PID10 = 0x3A, /* PID10 */ }cmd_type; /* 下发控制指令 */ typedef enum { HALT_CODE = 0x01, /* 停机 */ RUN_CODE = 0x02, /* 运行 */ BREAKED = 0x03, /* 刹车 */ }cmd_code; /* 下发控制模式 */ typedef enum { SPEED_MODE = 0x01, /* 转速模式 */ TORQUE_MODE = 0x02, /* 转矩模式 */ IF_MODE = 0x03, /* IF模式 */ VF_MODE = 0x04, /* VF模式 */ DQ_MODE = 0x05, /* DQ模式 */ }cmd_mode; /* 参数存放结构体（上位机——>开发板） */ typedef struct { uint8_t Ctrl_code; uint8_t Ctrl_mode; float *speed; float *torque; float pid[3]; }debug_data_rev; extern debug_data_rev debug_rev; /* 接收变量 */ #define DEBUG_REV_MAX_LEN 17 /* 接收数据最大长度 */ /*****************************************************************************************************/ /* 底层驱动函数 */ void debug_obj_init(debug_data *data); /* 内存初始化 */ void debug_handle(uint8_t *data); /* 上位机数据解析 */ void debug_upload_data(debug_data * data, uint8_t upload_type); /* 数据上传 */ /* 应用层函数 */ void debug_init(void); /* 初始化调试 */ void debug_set_point_range(float max_limit,float min_limit,float step_max); /* 设置目标速度范围 */ void debug_send_initdata(upload_type PIDx,float *SetPoint,float P,float I,float D); /* PID初始化数据上传 */ void debug_send_current(float U_I,float V_I,float W_I); /* 电流数据上传 */ void debug_send_valtage(float valtage); /* 电压数据上传 */ void debug_send_power(float power); /* 功率数据上传 */ void debug_send_speed(float speed); /* 速度数据上传 */ void debug_send_distance(uint64_t len); /* 总里程数据上传 */ void debug_send_temp(float motor_temp,float board_temp); /* 温度数据上传 */ void debug_send_motorstate(motor_state motor_codestae); /* 电机状态上传 */ void debug_send_motorcode(motor_code motorcode); /* 电机类型上传 */ void debug_send_wave_data(uint8_t chx,int16_t wave); /* 波形数据上传 */ void debug_receive_pid(upload_type PIDx,float *P,float *I,float *D); /* 上位机PID参数接收 */ uint8_t debug_receive_ctrl_code(void); /* 上位机命令接收 */ #endif- 1
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原子个pid调试工具移植
- 串口1的数据发送移植
- 接收到的数据调用,没接收到一个数据就调用一次
debug_handle(rxbuffer+i);- 1
- 串口发送函数实现
uint32_t bsp_transmit(const uint32_t usart_periph,const uint8_t *data,const uint32_t size,const uint32_t timeout) { for(int i=0;i<size;i++) { cnt=10000; while(RESET == usart_flag_get(USART0, USART_FLAG_TBE) &&cnt--); usart_data_transmit(USART0, (uint8_t)data[i]); } }- 1
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- 数据处理
void atk_debug() { uint8_t debug_cmd = 0; //更新pid参数 debug_receive_pid(TYPE_PID1, (float *)&g_speed_pid.Proportion,(float *)&g_speed_pid.Integral, (float *)&g_speed_pid.Derivative); //debug_set_point_range(300, -300, 300); /* 设置目标速度范围 */ debug_cmd = debug_receive_ctrl_code(); /* 读取上位机指令 */ //电机的刹车控制 if (debug_cmd == BREAKED) /* 电机刹车 */ { stop_motor(); /* 停止电机 */ pid_init(); /* 重置pid参数 */ debug_send_motorstate(BREAKED_STATE); /* 上传电机状态（刹车） */ debug_send_initdata(TYPE_PID1, (float *)(&g_speed_pid.SetPoint), KP, KI, KD); } //电机启动控制 else if (debug_cmd == RUN_CODE) /* 电机运行 */ { start_motor(); /* 开启电机 */ g_speed_pid.SetPoint = 30; /* 设置目标速度：30 RPM */ /* 标记电机启动 */ debug_send_motorstate(RUN_STATE); /* 上传电机状态（运行） */ } }- 1
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- 波形数据发送函数:注意是16位 short
void debug_send_wave_data(uint8_t chx,int16_t wave); /* 波形数据上传 */- 1
整个工程代码，查看本次提交
https://gitee.com/chejia12/gd32-f103-c8-t6_-template
commit d83b648239fe33684442d3a32301a499da1b2581 (HEAD -> master) Author: chejia <1085582540@qq.com> Date: Tue Jul 26 16:35:33 2022 +0800 位置pid和速度pid- 1
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