【立创天猛星】PID学习套件

项目简介

基于立创·天猛星 MSPM0G3507 开发板制作的简易 PID 入门套件，对带编码器的电机，使用 PID 控制算法，实现定速功能和定距功能，再通过屏幕显示出 PID 参数以及当前值与目标值的曲线变化。

利用这款开发板，配合编码器电机和屏幕，你可以轻松学习并实践经典的 PID 控制算法，实现电机的两个核心功能：

定速控制：

做什么：让电机保持你设定的恒定速度运行。
怎么做：套件会实时读取电机的当前转速。当你设定好一个目标速度后，PID 算法会自动调节电机的动力（比如电压或电流），让电机的实际转速又快又稳地达到你设定的目标值，并保持住。就像给汽车定速巡航一样。

定距控制：

做什么：让电机精确地转动到你设定的圈数或角度。
怎么做：编码器会记录电机转了多少“步”（称为脉冲）。你设定一个目标脉冲数（比如转1圈需要1000个脉冲，目标转3圈就是3000个脉冲）。PID 算法会自动调节电机动力，让电机当前转到的脉冲数精准地追上目标脉冲数。转少了就加速，转多了就倒转一点回来，最终稳稳停在目标位置。就像让电机精确地走完设定的“步数”。

实时显示：

套件上的 1.9 寸 SPI 屏幕会实时显示：
关键的 PID 调节参数 (让你看到算法是如何工作的)。
电机当前值（速度或脉冲数）和目标值随时间变化的曲线图，直观地看到 PID 控制的效果。

硬件亮点：

主控：立创·天猛星 MSPM0G3507 开发板。
动力：BDR6126D 电机驱动模块 (负责给电机提供动力)。
眼睛：1.9 寸中景园 SPI 屏幕 (显示数据和曲线)。
通用性：电机接口兼容市面上主流的编码器电机。
动手实践：所有元器件均采用插件式封装！方便初学者焊接练习，是入门电子制作和练习焊接技能的理想选择。

软件特色：直击核心，简单易用

底层掌控：软件采用裸机编程（无操作系统），使用轮询(Polling) + 中断(Interrupt) + 状态机(State Machine) 的高效架构编写驱动和逻辑，让你深入理解嵌入式系统的基础运行方式。
PID 极简教学：跳过冗长的理论推导！我们直接告诉你 “如何使用” PID。就像使用一个数学公式计算器：
你提供：当前值 (速度或脉冲数)、目标值、以及关键的 P, I, D 三个参数。
套件内部：无脑代入 PID 计算公式。
输出结果：直接得到需要给电机的控制量 (如PWM占空比)。
目标：让你像理解 1 + 1 = 2 一样，快速掌握 PID 的应用精髓，并能通过调节 P/I/D 参数观察效果。

项目功能

屏幕显示二级菜单，通过按键选择；
屏幕显示PID曲线变化；
按键长短按控制和调参；
实现电机PID的实时定速调整；
实现电机PID的实时定距调整；

硬件电路解析

（一）如何驱动电机？两种简单方法：

方法一：直接电平控制 (开/关 & 转向)

原理：将连接电机的两个 GPIO 引脚配置为普通输出模式。
转动：让两个引脚输出不同的电平 (一个高 H，一个低 L)，电机就会转动。
转向：交换两个引脚的电平 (H 变 L，L 变 H)，就能改变电机的转动方向。
停止：让两个引脚输出相同电平 (都 H 或都 L)，根据驱动芯片，通常会让电机停止（刹车或滑行）。
特点：简单易懂，只能控制电机的启动、停止和方向，无法调节转速。速度是固定的（最大速度或停止）。

方法二：PWM 调速控制 (核心功能所需!)

为什么需要？直接电平控制无法改变电机转速。要实现套件的核心功能——定速控制，必须能平滑调节电机的速度。这就需要 PWM (脉冲宽度调制)。
原理：将连接电机的 GPIO 引脚配置为定时器 (Timer) 的 PWM 输出模式。
控制：
通过定时器产生一个固定频率的方波信号（例如 10,000 Hz）。
改变 PWM 信号的占空比（即一个周期内高电平时间所占的比例），就能连续调节电机的平均电压，从而精确控制电机的转速。
占空比 0% -> 等效电压 0V -> 停止。
占空比 100% -> 等效电压满额 -> 最大转速。
占空比 50% -> 等效电压一半 -> 中等转速。
方向控制：通常需要两个 PWM 通道 (或配合一个方向引脚) 来实现正反转调速。例如：
PWM1 输出有效占空比， PWM2 输出 0% (或低电平) -> 正转。
PWM1 输出 0% (或低电平)， PWM2 输出有效占空比 -> 反转。
配置要点：
初始化用到的定时器 (Timer) 和 PWM 通道。
设置 PWM 的基础频率。10,000 Hz (10kHz) 是一个常用且合适的起点。(注意：最佳频率取决于你的电机和驱动芯片特性，可以调整)
在代码中，通过改变捕获比较寄存器 (CCR) 的值来动态调节占空比，这是实现 PID 速度控制的关键。

（二）如何知道电机转得有多快？

本套件使用的电机自带霍尔编码器。它就像电机的“眼睛”和“里程表”，能告诉我们电机转得有多快和朝哪个方向转。
构造：由两部分组成：
磁环 (码盘)：固定在电机轴上，跟着电机一起转。环上均匀分布着多个南北磁极交替的小磁铁。
霍尔元件：固定在电机外壳上，不转动。它紧挨着旋转的磁环。

工作原理：当电机转动时，磁环上的小磁铁会一个接一个地扫过霍尔元件。每扫过一个磁极（无论是N极还是S极），霍尔元件就会感应到磁场的变化，并输出一个电脉冲信号。电机转一圈，就会输出固定数量的脉冲（这个数量取决于磁环上的磁极对数）。
核心思想：电机转得越快，它“吐出”脉冲的速度就越快！

方法 (M法测速 - 频率法)：我们固定一个很短的时间窗口（比如 10毫秒、50毫秒或 1秒），然后在这个窗口内数一数编码器产生了多少个脉冲。
数到的脉冲数多 -> 说明单位时间内转过的“磁铁”多 -> 速度快！
数到的脉冲数少 -> 说明单位时间内转过的“磁铁”少 -> 速度慢！
单位：速度可以用脉冲数/秒 (PPS) 表示。如果你知道电机转一圈对应多少脉冲（比如 PPR = Pulses Per Revolution），还能换算成更直观的转/分钟 (RPM)。

举个栗子：
在最近的 100毫秒内，数到了 50 个脉冲 -> 速度 = 50脉冲 / 0.1秒 = 500 脉冲/秒 (PPS)。
如果这个电机转一圈有 1000 个脉冲 (PPR=1000)，那么转速 = (500 PPS) * (60 秒/分钟) / (1000 脉冲/圈) = 30 转/分钟 (RPM)。

（三）如何知道电机朝哪边转？（转向判断）

秘诀就在于 A相和 B相脉冲信号的“先后顺序”（90度相位差）！
常用方法 (边沿检测)：
我们设置一个中断，让它只在 A相信号的上升沿 (或下降沿) 触发。
当 A相的边沿到来触发中断时，我们立刻检查此刻 B相的电平状态：
情况1：如果发现 B相是低电平 (L) -> 这表示 B相的边沿落后于 A相 -> 电机正在正转 (顺时针)
情况2：如果发现 B相是高电平 (H) -> 这表示 B相的边沿领先于 A相 -> 电机正在反转 (逆时针)

软件代码

软件代码介绍部分，我个人认为嘉立创的教程已经足够详细，各位如果想要更清楚软件代码的逻辑和代码操作过程，可以去这个链接查看。
https://wiki.lckfb.com/zh-hans/tmx-mspm0g3507/training/easy-pid-beginner-kit/
例程下载地址
https://gitee.com/lcsc/easy-pid-beginner-kit/tree/master/examples/Keil/

购买注意事项

关于硬件物料购买的渠道，最方便快捷的就是立创商城直接购买，因为很多小元器件，比如电容，电阻，如果是在淘宝商家单买的话，通常出现需要一个型号的电阻或电容至少买50个，而且其它电机，屏幕都是单独商家购买，需要单独付每个的运费，价格上直接在嘉立创购买会更占优势，每个月都有京东的免邮卷，到货速度嘎嘎快，以下是购买链接。
https://item.szlcsc.com/51193413.html?fromZone=s_s__%2522PID%2522&spm=sc.gbn.xh3.zy.t&lcsc_vid=QFldU1EAQllWX1BREgRXXlxWE1NfUVAEQ1QIBlZXE1MxVlNST1hYVlZXR1VfUzsOAxUeFF5JWBYZEEoVDQ0NFAdIFA4DSA%3D%3D