TI板简易PID

一、项目背景与核心价值

二、硬件系统详解

1. 主控模块：MSPM0G3507 开发板

• 芯片特性：采用 48MHz ARM Cortex-M0 + 内核，集成 16KB 闪存、4KB SRAM，支持 UART/SPI/I2C 等通信接口，低功耗模式下电流仅 1.2μA，适合电池供电场景。
• 开发优势：立创定制开发板提供标准化接口，兼容 TI 官方开发工具链，支持 Keil、CCS 等 IDE，降低入门门槛。

2. 电机驱动模块：BDR6126D

• 驱动能力：支持 3-24V 电源输入，持续输出电流 1.2A，峰值 2A，适配 5V/12V 编码器电机。
• 控制逻辑：通过 IN1/IN2 引脚控制电机正反转，PWM 引脚调节转速，STBY 引脚休眠模式降低功耗，兼容 MSPM0G3507 的 GPIO 直接驱动。

3. 编码器电机：测速与反馈核心

• 工作原理：电机旋转时，编码器输出 A/B 相脉冲，通过正交解码计算转速（脉冲数 / 时间）和方向（A 相超前 B 相为正转）。
• 参数配置：假设电机每圈产生 100 个脉冲（100Pulse/Rev），则定距控制时 1000 个脉冲对应 10 圈旋转，误差通过 PID 算法修正。

4. 显示与交互模块

• 1.8 寸 SPI 彩屏：分辨率 128×160，支持 RGB565 色彩模式，通过 SPI 总线与主控通信，实时绘制 PID 参数曲线（目标值 / 当前值对比）。
• 按键系统：采用 4 按键设计（菜单、确认、+、-），通过长按 / 短按实现模式切换（定速 / 定距）、参数调节（Kp/Ki/Kd），按键消抖通过软件延时实现。

5. 电源与兼容性设计

• 供电方案：开发板通过 Micro-USB 供电（5V），电机驱动独立供电（5-12V 可选），避免电源干扰。
• 接口适配：电机接口采用 PH2.0-4P 标准端子，兼容大疆、TB6612 等常见编码器电机，降低硬件采购成本。

三、功能实现原理

1. 定速控制：动态速度闭环

• 数据采集：通过定时器中断读取编码器脉冲数，计算单位时间内的脉冲增量（如 10ms 采样一次），换算为转速（RPM）。

• 工程优化：加入积分限幅（避免积分饱和）、微分滤波（减少噪声干扰），防止电机启动时过冲。

2. 定距控制：位置精准定位

• 脉冲计数机制：通过编码器正交解码电路记录累计脉冲数，每圈脉冲数（PPR）可通过软件配置（如 100/200/400PPR）。
• 闭环控制逻辑：目标脉冲数与当前脉冲数的误差通过 PID 算法转化为电机转速指令，接近目标时自动减速（类似 “刹车” 效应），避免超调。

四、软件架构与编程实践

1. 裸机开发架构设计

• 轮询机制：主循环扫描按键状态、更新屏幕显示，适合低复杂度任务。
• 中断处理：定时器中断用于编码器脉冲计数（10ms 采样）、PWM 生成（电机调速），外部中断响应按键按下事件。

2. PID 参数调优策略

• Kp（比例系数）：增大 Kp 可加快响应速度，但过大会导致电机抖动（超调量增加）。
• Ki（积分系数）：消除静态误差（如负载变化导致速度偏差），过大易引发振荡。
• Kd（微分系数）：抑制速度突变，减少超调，过大会导致系统反应迟钝。
• 调参口诀：先调 P，再调 I，最后加 D；小增量调整，观察曲线变化（屏幕实时显示误差曲线）。

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