KEY_STATUS key_scan(void)
{
KEY_STATUS states;
// 读取每个按键的状态
states.up = DL_GPIO_readPins(GPIO_KEY_PORT, GPIO_KEY_PIN_UP_PIN) ? 1 : 0;
states.left = DL_GPIO_readPins(GPIO_KEY_PORT, GPIO_KEY_PIN_LEFT_PIN) ? 1 : 0;
states.right = DL_GPIO_readPins(GPIO_KEY_PORT, GPIO_KEY_PIN_RIGHT_PIN) ? 1 : 0;
states.down = DL_GPIO_readPins(GPIO_KEY_PORT, GPIO_KEY_PIN_DOWN_PIN) ? 1 : 0;

return states;
}

在用户接口层面，定义不同按键状态，从而应对不同的控制要求

static void flex_button_process(void)
{
int8_t i = 0;
flex_button_t* target;

for (target = btn_head, i = 0; target != NULL; target = target->next, i ++)
{
if (target->status > 0)
{
target->scan_cnt ++;
}

switch (target->status)
{
case 0: /* is default */
if (trg & (1 << i)) /* is pressed */
{
target->scan_cnt = 0;
target->click_cnt = 0;
target->status = 1;
target->event = FLEX_BTN_PRESS_DOWN;
EVENT_CB_EXECUTOR(target);
}
else
{
target->event = FLEX_BTN_PRESS_NONE;
}
break;

case 1: /* is pressed */
if (!(cont & (1 << i))) /* is up */
{
target->status = 2;
}
else if ((target->scan_cnt >= target->short_press_start_tick) &&
(target->scan_cnt < target->long_press_start_tick))
{
target->status = 4;
target->event = FLEX_BTN_PRESS_SHORT_START;
EVENT_CB_EXECUTOR(target);
}
break;

case 2: /* is up */
if ((target->scan_cnt < target->click_start_tick))
{
target->click_cnt++; // 1

if (target->click_cnt == 1)
{
target->status = 3; /* double click check */
}
else
{
target->click_cnt = 0;
target->status = 0;
target->event = FLEX_BTN_PRESS_DOUBLE_CLICK;
EVENT_CB_EXECUTOR(target);
}
}
else if ((target->scan_cnt >= target->click_start_tick) &&
(target->scan_cnt < target->short_press_start_tick))
{
target->click_cnt = 0;
target->status = 0;
target->event = FLEX_BTN_PRESS_CLICK;
EVENT_CB_EXECUTOR(target);
}
else if ((target->scan_cnt >= target->short_press_start_tick) &&
(target->scan_cnt < target->long_press_start_tick))
{
target->click_cnt = 0;
target->status = 0;
target->event = FLEX_BTN_PRESS_SHORT_UP;
EVENT_CB_EXECUTOR(target);
}
else if ((target->scan_cnt >= target->long_press_start_tick) &&
(target->scan_cnt < target->long_hold_start_tick))
{
target->click_cnt = 0;
target->status = 0;
target->event = FLEX_BTN_PRESS_LONG_UP;
EVENT_CB_EXECUTOR(target);
}
else if (target->scan_cnt >= target->long_hold_start_tick)
{
/* long press hold up, not deal */
target->click_cnt = 0;
target->status = 0;
target->event = FLEX_BTN_PRESS_LONG_HOLD_UP;
EVENT_CB_EXECUTOR(target);
}
break;

case 3: /* double click check */
if (trg & (1 << i))
{
target->click_cnt++;
target->status = 2;
target->scan_cnt --;
}
else if (target->scan_cnt >= target->click_start_tick)
{
target->status = 2;
}
break;

case 4: /* is short pressed */
if (!(cont & (1 << i))) /* is up */
{
target->status = 2;
}
else if ((target->scan_cnt >= target->long_press_start_tick) &&
(target->scan_cnt < target->long_hold_start_tick))
{
target->status = 5;
target->event = FLEX_BTN_PRESS_LONG_START;
EVENT_CB_EXECUTOR(target);
}
break;

case 5: /* is long pressed */
if (!(cont & (1 << i))) /* is up */
{
target->status = 2;
}
else if (target->scan_cnt >= target->long_hold_start_tick)
{
target->status = 6;
target->event = FLEX_BTN_PRESS_LONG_HOLD;
EVENT_CB_EXECUTOR(target);
}
break;

case 6: /* is long pressed */
if (!(cont & (1 << i))) /* is up */
{
target->status = 2;
}
break;
}
}
}

LCD显示

LCD屏幕显示依靠SPI通信，由于只需MCU向从机发送数据，因此只需定义SPI写的相关函数，字符与图形显示函数这里不再赘述

void spi_write_bus(unsigned char dat)

{

//发送数据

DL_SPI_transmitData8(SPI_LCD_INST, dat);

//等待SPI总线空闲

while(DL_SPI_isBusy(SPI_LCD_INST));

}

void LCD_Writ_Bus(unsigned char dat)

{

LCD_CS_Clr();

spi_write_bus(dat);

LCD_CS_Set();

}

void LCD_WR_DATA8(unsigned char dat)

{

LCD_Writ_Bus(dat);

}

void LCD_WR_DATA(unsigned int dat)

{

LCD_Writ_Bus(dat>>8);

LCD_Writ_Bus(dat);

}

void LCD_WR_REG(unsigned char dat)

{

LCD_DC_Clr();//写命令

LCD_Writ_Bus(dat);

LCD_DC_Set();//写数据

}

void LCD_Address_Set(unsigned int x1,unsigned int y1,unsigned int x2,unsigned int y2)

{

LCD_WR_REG(0x2a);//列地址设置

LCD_WR_DATA(x1);

LCD_WR_DATA(x2);

LCD_WR_REG(0x2b);//行地址设置

LCD_WR_DATA(y1+35);

LCD_WR_DATA(y2+35);

LCD_WR_REG(0x2c);//储存器写

}

电机驱动

电机驱动依赖PWM信号的控制，具体代码如下

#include "hw_motor.h"

// 设置fi引脚的PWM比较值

static void set_fi(uint16_t dat)

{

DL_TimerG_setCaptureCompareValue(PWM_MOTOR_INST,dat,GPIO_PWM_MOTOR_C1_IDX);

}

// 设置bi引脚的PWM比较值

static void set_bi(uint16_t dat)

{

DL_TimerG_setCaptureCompareValue(PWM_MOTOR_INST,dat,GPIO_PWM_MOTOR_C0_IDX);

}

// 限制输入的PWM最大值

// 仅内部使用

static void restrict_pwm_max_value(uint16_t* value)

{

if( *value > MOTOR_PWM_MAX )

{

*value = MOTOR_PWM_MAX;

}

// 设置电机速度

void set_motor(uint16_t fi_value, uint16_t bi_value)

{

restrict_pwm_max_value(&fi_value);

restrict_pwm_max_value(&bi_value);

set_fi(fi_value);

set_bi(bi_value);

}

// 电机停止

void stop_motor(void)

{

set_motor(0,0);

}

电机运行状态获取

电机运行状态的获取依赖编码器，通过获取编码器前后的值可以计算得到电机运行的方向以及转速，其具体代码如下

#include "hw_encoder.h"

static ENCODER_RES motor_encoder;

//编码器初始化

void encoder_init(void)

{

//编码器引脚外部中断

NVIC_ClearPendingIRQ(GPIOB_INT_IRQn);

NVIC_EnableIRQ(GPIOB_INT_IRQn);

}

//获取编码器的值

int get_encoder_count(void)

{

return motor_encoder.count;

}

//获取编码器的方向

ENCODER_DIR get_encoder_dir(void)

{

return motor_encoder.dir;

}

/******************************************************************

* 函数说明：获取实时编码器的值

* 函数形参：

* 函数返回：返回对应的编码器值

* 作者：LC

* 备注：

******************************************************************/

long long get_temp_encoder(void)

{

return motor_encoder.temp_count;

}

//编码器数据更新

//请间隔一定时间更新

void encoder_update(void)

{

motor_encoder.count = motor_encoder.temp_count;

//确定方向

motor_encoder.dir = ( motor_encoder.count >= 0 ) ? FORWARD : REVERSAL;

motor_encoder.temp_count = 0;//编码器计数值清零

}

//外部中断处理函数

void GROUP1_IRQHandler(void)

{

uint32_t gpio_status;

//获取中断信号情况

gpio_status = DL_GPIO_getEnabledInterruptStatus(GPIO_ENCODER_PORT, GPIO_ENCODER_PIN_A_PIN | GPIO_ENCODER_PIN_B_PIN);

//编码器A相上升沿触发

if((gpio_status & GPIO_ENCODER_PIN_A_PIN) == GPIO_ENCODER_PIN_A_PIN)

{

//如果在A相上升沿下，B相为低电平

if(!DL_GPIO_readPins(GPIO_ENCODER_PORT,GPIO_ENCODER_PIN_B_PIN))

{

motor_encoder.temp_count--;

}

else

{

motor_encoder.temp_count++;

}

}//编码器B相上升沿触发

else if((gpio_status & GPIO_ENCODER_PIN_B_PIN)==GPIO_ENCODER_PIN_B_PIN)

{

//如果在B相上升沿下，A相为低电平

if(!DL_GPIO_readPins(GPIO_ENCODER_PORT,GPIO_ENCODER_PIN_A_PIN))

{

motor_encoder.temp_count++;

}

else

{

motor_encoder.temp_count--;

}

//清除状态

DL_GPIO_clearInterruptStatus(GPIO_ENCODER_PORT,GPIO_ENCODER_PIN_A_PIN|GPIO_ENCODER_PIN_B_PIN);

}

PID控制

PID控制的目的在于通过调整Kp、Ki、Kd三个参数，增加系统的快速性和稳定性

在自动控制原理课程中，我们学习过Kp起到控制系统快速性的作用，然而并不能消除静差；Ki起到消除静差的作用，但要考虑相位裕度下降以及积分饱和的问题；Kd起到增加阻尼的作用，但并不适合存在尖峰信号的场合

该项目中的PID包括转速PID以及转距PID，对应代码分别如下

转速PID

#include "app_speed_pid.h"

#include "hw_encoder.h"

#include "hw_motor.h"

PID speed_pid;

//定速PID初始化

void speed_pid_init(void)

{

pid_init(&speed_pid, 35, 6, 10, MOTOR_PWM_MAX, MOTOR_PWM_MAX,98);

}

//获取定速PID全局变量的地址

PID* get_speed_pid(void)

{

return &speed_pid;

}

//获取定速PID的目标值

int get_speed_pid_target(void)

{

return speed_pid.target;

}

/************************************************

功能：PID电机定速控制器

参数：target_speed = 目标值

返回：对应PID的地址

************************************************/

PID motor_speed_control(int target_speed)

{

int PWM;

PWM = pid_calc(&speed_pid, target_speed, get_encoder_count() );

//控制刷新速度

delay_cycles(80000*5);

if( PWM > 0 )

{

set_motor(0, PWM);

}

else if( PWM < 0 )

{

PWM = -PWM;

set_motor(PWM, 0);

}

return speed_pid;

}

/************************************************

功能：设置速度PID的参数更新

参数：pid_value = 对应PID的地址

select = 0表示调整P，= 1表示调整I，= 2表示调整D，= 3表示调整target

add_or_subtract_flag = 0表示加，=1表示减

************************************************/

void set_speed_pid_parameter(PID* pid_value, int select, int add_or_subtract_flag)

{

if( add_or_subtract_flag == 0 ) //加

{

switch(select)

{

case 0://调整P

pid_value->kp = pid_value->kp + 0.1;

break;

case 1://调整I

pid_value->ki = pid_value->ki + 0.1;

break;

case 2://调整D

pid_value->kd = pid_value->kd + 0.1;

break;

case 3://调整target

if( pid_value->target < 100 )

pid_value->target = pid_value->target + 1;

break;

}

else //减

{

switch(select)

{

case 0://调整P

if( pid_value->kp > 0 )

pid_value->kp = pid_value->kp - 0.1;

pid_value->kp = (pid_value->kp <= -0.0f) ? 0.0f : pid_value->kp; // 消除负零

break;

case 1://调整I

if( pid_value->ki > 0 )

pid_value->ki = pid_value->ki - 0.1;

pid_value->ki = (pid_value->ki <= -0.0f) ? 0.0f : pid_value->ki; // 消除负零

break;

case 2://调整D

if( pid_value->kd > 0 )

pid_value->kd = pid_value->kd - 0.1;

pid_value->kd = (pid_value->kd <= -0.0f) ? 0.0f : pid_value->kd; // 消除负零

break;

case 3://调整target

if( pid_value->target > -100 )

pid_value->target = (pid_value->target - 1);

break;

}

转距PID

#include "app_distance_pid.h"

#include "hw_encoder.h"

#include "hw_motor.h"

#include "stdlib.h"

#include "stdio.h"

PID distance_pid;

//定距PID初始化

void distance_pid_init(void)

{

pid_init(&distance_pid, 75, 2, 10, 9999, 9999, DEFAULT_ANGLE );

}

//获取定距PID全局变量的地址

PID* get_distance_pid(void)

{

return &distance_pid;

}

//获取定距PID的目标值

int get_distance_pid_target(void)

{

return distance_pid.target;

}

/************************************************

功能：PID电机定距控制器

参数：target_speed = 目标值

返回：对应PID的地址

************************************************/

PID motor_distance_control(int target_angle)

{

int PWM, target_pulses;

// 将目标角度换算成目标脉冲数

target_pulses = target_angle / DEGREES_PER_PULSE;

//传入PID静态参数、目标值（目标脉冲数）、当前值（当前编码器获取的实时脉冲数）

//PID输出的值为控制信号，传入到PWM变量中

PWM = pid_calc( &distance_pid, target_pulses, get_temp_encoder() );

//控制刷新速度

delay_cycles(80000*5);

//控制信号转为电机实际控制值

if( PWM > 0 )//控制信号大于0

{

set_motor(0, PWM);//顺时针旋转，pwm为旋转速度

}

else if( PWM < 0 )

{

PWM = -PWM;//将负数转为正数（例如PWM=-10，则-（-10）=10）

set_motor(PWM, 0);//逆时针旋转，pwm为旋转速度

}

return distance_pid;

}

/************************************************

功能：设置定距PID的参数更新

参数：pid_value = 对应PID的地址

select = 0表示调整P，= 1表示调整I，= 2表示调整D，= 3表示调整target

add_or_subtract_flag = 0表示加，=1表示减

************************************************/

void set_distance_pid_parameter(PID* pid_value, int select, int add_or_subtract_flag)

{

if( add_or_subtract_flag == 0 ) //加

{

switch(select)

{

case 0://调整P

pid_value->kp = pid_value->kp + 0.1;

break;

case 1://调整I

pid_value->ki = pid_value->ki + 0.1;

break;

case 2://调整D

pid_value->kd = pid_value->kd + 0.1;

break;

case 3://调整target

if( pid_value->target < 360 )

pid_value->target = pid_value->target + 1;

break;

}

else //减

{

switch(select)

{

case 0://调整P

if( pid_value->kp > 0 )

pid_value->kp = pid_value->kp - 0.1f;

pid_value->kp = (pid_value->kp <= -0.0f) ? 0.0f : pid_value->kp; // 消除负零

break;

case 1://调整I

if( pid_value->ki > 0 )

pid_value->ki = pid_value->ki - 0.1f;

pid_value->ki = (pid_value->ki <= -0.0f) ? 0.0f : pid_value->ki; // 消除负零

break;

case 2://调整D

if( pid_value->kd > 0 )

pid_value->kd = pid_value->kd - 0.1f;

pid_value->kd = (pid_value->kd <= -0.0f) ? 0.0f : pid_value->kd; // 消除负零

break;

case 3://调整target

if( pid_value->target > -360 )//屏幕最多显示5位

pid_value->target = (pid_value->target - 1);

break;

}

项目综合

在项目主函数中，需要完成各个外设的初始化，并根据获取到的按键信息调整相关参数，控制电机的PID运行，并实时显示在LCD屏幕上。代码显示如下

#include "ti_msp_dl_config.h"

#include "mid_debug_led.h"

#include "mid_debug_uart.h"

#include "string.h"

#include "stdio.h"

#include "hw_lcd.h"

#include "mid_button.h"

#include "app_key_task.h"

#include "hw_encoder.h"

#include "mid_timer.h"

#include "app_ui.h"

#include "app_sys_mode.h"

#include "app_speed_pid.h"

#include "hw_motor.h"

#include "app_distance_pid.h"

void ui_speed_or_distance_page_value_set_quick(LongPressStatus update_status)

{

if( update_status == LONG_PRESS_END )

return;

if(update_status == LONG_PRESS_ADD_START )

{

if( get_functional_mode() == SPEED_FUNCTION )

set_speed_pid_parameter(get_speed_pid(), system_status.set_page_flag, 0);

else if( get_functional_mode() == DISTANCE_FUNCTION )

set_distance_pid_parameter(get_distance_pid(), system_status.set_page_flag, 0);

}

else if( update_status == LONG_PRESS_SUBTRACT_START )

{

if( get_functional_mode() == SPEED_FUNCTION )

set_speed_pid_parameter(get_speed_pid(), system_status.set_page_flag, 1);

else if( get_functional_mode() == DISTANCE_FUNCTION )

set_distance_pid_parameter(get_distance_pid(), system_status.set_page_flag, 1);

}

int main(void)

{

SYSCFG_DL_init();

//DEBUG串口初始化

debug_uart_init();

//按键任务初始化

user_button_init();

//编码器初始化

encoder_init();

//定时器初始化

timer_init();

//系统参数初始化

sys_event_init();

//定速PID初始化

speed_pid_init();

//定距PID初始化

distance_pid_init();

//LCD初始化

lcd_init();

//LCD显示UI

ui_home_page();

while (1)

{

if( get_motor_status_flag() == MOTOR_STATUS_ON )

{

switch ( get_functional_mode() )

{

case SPEED_FUNCTION:

//计算定速PID

motor_speed_control( get_speed_pid_target() );

//防止任务冲突，再判断一次

if( get_motor_status_flag() == MOTOR_STATUS_ON )

{

//显示PID波形和参数

ui_speed_curve();

}

else if( get_motor_status_flag() == MOTOR_STATUS_OFF )

{

//停止电机

stop_motor();

pid_change_zero(get_speed_pid());

}

break;

case DISTANCE_FUNCTION:

//计算定距PID

motor_distance_control( get_distance_pid_target() );

//防止任务冲突，再判断一次

if( get_motor_status_flag() == MOTOR_STATUS_ON )

{

//显示PID波形和参数

ui_distance_curve();

}

else if( get_motor_status_flag() == MOTOR_STATUS_OFF )

{

//停止电机

stop_motor();

pid_change_zero(get_distance_pid());

}

break;

default:

enable_task_interrupt(); //开启任务调度

pid_change_zero(get_speed_pid());

set_motor_status_flag( MOTOR_STATUS_OFF );

break;

}

if( get_show_state() == PARAMETER_PAGE )

{

//数值的快速加减

ui_speed_or_distance_page_value_set_quick( get_long_press_state() );

//屏幕显示参数变化

PID* temp_pid = (get_functional_mode() == SPEED_FUNCTION) ? get_speed_pid() : get_distance_pid();

            int encoder_value = (get_functional_mode() == SPEED_FUNCTION) ? get_encoder_count() : (get_temp_encoder() * DEGREES_PER_PULSE);

ui_speed_page_value_set(temp_pid->kp, temp_pid->ki, temp_pid->kd, encoder_value, temp_pid->target, 1);

}

结果演示

演示内容见附件

附件内容

工程代码
定速控制
定距控制

设计图

未生成预览图，请在编辑器重新保存一次

BOM

暂无BOM

3D模型

序号	文件名称	下载次数
暂无数据

附件

序号	文件名称	下载次数
1	Keil.rar	0
2	定速控制.mp4	0
3	定速控制.gif	0
4	定距控制.gif	0

克隆工程

添加到专辑

侵权投诉

工程成员

fushenxiao

知识产权声明&复刻说明

本项目为开源硬件项目，其相关的知识产权归创作者所有。创作者在本平台上传该硬件项目仅供平台用户用于学习交流及研究，不包括任何商业性使用，请勿用于商业售卖或其他盈利性的用途；如您认为本项目涉嫌侵犯了您的相关权益，请点击上方“侵权投诉”按钮，我们将按照嘉立创《侵权投诉与申诉规则》进行处理。

请在进行项目复刻时自行验证电路的可行性，并自行辨别该项目是否对您适用。您对复刻项目的任何后果负责，无论何种情况，本平台将不对您在复刻项目时，遇到的任何因开源项目电路设计问题所导致的直接、间接等损害负责。

在登录或注册后才可以进行评论操作

全部评论（1）

按时间排序|按热度排序

粉丝0|获赞0

基于立创·天猛星的电机PID控制器

工程标签

简介

该工程基于立创·天猛星MSPM0G3507，实现了电机PID控制并在LCD屏幕上展示了UI界面

开源协议

GPL 3.0

描述

设计图

BOM

3D模型

附件

工程成员

fushenxiao

知识产权声明&复刻说明

评论

底部导航