简易PID项目训练营学习记录

一、项目简介

立创开发板推出了电赛TI-简易PID项目训练营活动，看到电赛和PID这俩词同时出现，有点犯难，因为基础薄弱，怕跟不上来； 不得不说，在了解项目简介和资料的详细程度后，感叹项目团队用心了，让我觉得我又行了，学起来！ 以下内容仅做学习总结记录，可靠性请诸位自行甄别哈。

项目基于立创-天猛星MSPM0G3507开发板，目标实现使用按键在IPS液晶屏上设置参数，利用PID算法，控制霍尔编码器电机，实现PID定速和定距功能。

二、硬件部分

1、原理图

1.1电源输入电路

    由三脚开关控制Type-c接入的5V电源给电机和开发板供电，导通时红色二极管指示灯被点亮； 其中U1为防倒灌二极管。

 

1.2电机驱动电路

项目采用BDR6126D直流电机驱动芯片，根据源项目指导，个人理解电机的供电是从电源与开发板中间位置引入的，电源发往开发板的电流，容易被电机忍不住偷吃一部分，这时候根据电机驱动数据手册上的示意图

需要给这家伙门口装个冰箱(C0电容)，馋了先吃冰箱里的，不够再送，别惦记开发板家的。

 

 

   

电机编码器线序因为有所差异，三种线序灵活配置，总有一款适合你。

 

 

1.3按键电路

上下左右中，一共五个按键，控制A08、A09、A28、A31、B04这五个开发板上的引脚，当引脚接地为低电平时，按键逻辑被触发。

   

 

1.4立创-天猛星开发板

        我还真研究过，此乃项目核心，名头之大，三十六天罡之一天猛星，别名猛冒星，意思就是讲它引脚定义之多，看得眼睛猛冒星星。

 

1.5连接排母

    两个2.54引脚间距，2*20规格的排母，用来托举天猛星的。

 

 

 

1.6芯片座

   铁打的芯片座，流水的芯片，BDR6126D电机驱动芯片专属宝座，不是它多尊贵，等它被电机气崩了，方便换。

  

 

1.7螺丝孔位

  孔位是留了，螺丝忘买了。

 

Ps：上述图片灰色部分为不加入BOM和不转到PCB的提示。

 

 

   

 

 

2、PCB

      源项目考虑像在下这样的新手焊接问题，非常友好的使用直插元器件，使用量也很少，所以PCB布线比较清晰，着重注意电源线加粗就可以了。因购买的电机与源项目推荐的电机尺寸有差异，实物偏大，就简单的改了改布局，电机部分开孔略大，总比卡不进去强。

 

    

 

三、软件部分

    1.环境搭建

       1.1 本项目的软件类工具

             

       从左到右分别是keil5嵌入式系统开发环境、MSPM0 SDK软件开发套件、SysConfig图形化配置工具。

       这三款软件，本人和电脑都是第一次相识，说实话除了第一个知道是个厨房，芯片吃啥都在里头造，后面两个理解成SysConfig是位巧妇，不再为有没有米而发愁了，人家转头玩起了预制菜（MSPM0 SDK），这个组合可以让开发者专注功能实现，减少在底层代码上投入过多精力。

       搭建教程源项目有详细且友好的操作步骤教学，但过程确实繁琐，状况百出，但目的是统一的，就是让系统找到这个要使用的工具。注意路径不能有中文，SDK与SysConfig路径配置要准确，一个点的问题耽误大半天进度。

就这里，多删了个点，报错：..\ti_msp_dl_config.h(54): error: 'ti/devices/msp/msp.h' file not found。

 

 

2.代码编写

2.1底层代码编写

整个代码编写进行分层编写分为硬件层（适配接口）、中间层（信息处理）、应用层（功能实现）

      

   2.1.1屏幕信息与驱动创建

采用的是1.9寸，SPI接口，分辨率170*320，驱动ST7789。天猛星开发板自带SPI接口，焊上赠送的脚座，插上屏幕就可以用了。

 

2.1.2创建驱动

选取厂家提供的驱动源代码中的HARDWARE里的LCD代码复制到自己创建的工程文件里的hardware文件内。

 

 

导入其中两个.c文件到hardware目录下

      

 

使用SysConfig配置引脚，参考天猛星开发板原理图中的屏幕接口电路图。

跟着教学视频一步一步调整修改代码，最终实现软件SPI效果：

                 

 

硬件SPI效果：

                 

 

在后面的字符取模中出现复制到代码中的文字显示成问号，无法起到索引的作用，

                 

解决办法：

       选择keil菜单栏中的Edit➡configuration,修改全局编码即可。

             

在lcdfont.h文件内替换取模软件生成的字符

           

           

 

编译加载后的效果：

   

 

 

2.1.3按键驱动

复制上一个屏幕工程文件时，需要更改工程路径：

 

 

 

 

根据按键原理图使用图形化代码生成工具SysConfig配置上、下、左、右、中引脚按键初始化GPIO：

 

在hardware文件下新建两个文件并保存到工程文件内，用于存储按键状态与判断。

 

编辑测试代码，根据教学视频，编写中间按键被按下后屏幕显示字符。

 

   实现效果：

 

   

 

 

  接下来要借助开源按键库，实现按键长按与短按操作 

 

    短按显示字符，长按消失效果测试：

   

2.1.4电机驱动

使用图像化代码生成工具SysConfig配置PWM引脚

             

             

 

  在创建的motor_drive工程文件里的硬件层文件夹hardware中新建hw_motor.c和hw_motor.h两文件，并将hw_motor.c添加至工程目录中。

             

 

   根据电机驱动芯片输出真值表，得知电机转动控制逻辑，通过控制FI和BI两端PWM波占空比，实现高低电平的驱动逻辑。

     

   

 

验证BI为电平，FI为低电平时电机旋转逻辑,对着教学视频跟敲代码：

             

           

         

 

 

   编译烧录后查看电机转动效果：

           

 

 

   接下来尝试将电机旋转速度显示在屏幕上，每次10递增，电机缓慢加速，到达9999电机停止转动，周而复始。

 

           

 

2.1.5编码器驱动

依旧复制上一个工程，重命名encoder_drive文件名，打开kei并更改项目路径。

然后使用图形化代码生成工具配置引脚：

配置A相引脚

配置B相引脚：

 

 

 创建hw_encoder.c和hw_encoder.h文件存在hardware文件内,并将hw_encoder.c导入到工程目录下：

       

 

     

 

获取编码器数值显示在屏幕上，单A相检测显示：

 

 

上图A相检测数值最大为±12（开了AB双相检测后才是±21），与教学视频±51不符，查找修改多出代码不得实现，几度要放弃，最后是在查看电机线序时偶然发现，项目推荐的是13线霍尔编码器，我这个是3线的，虽然不明白里面的道道，但是咱九九乘法口诀表背的溜啊，对于3线编码器，每转的计数为：3×4=12（4倍频）那这就对上了，52/4=13,符合线数之说。

不懂代码，让AI给修改如下：

         

 

最终A相编码器获取的数值为±51，获得伪13线编码器电器。

       

 

  2.2软件应用层代码

软件应用层代码包括UI与界面管理、事件与状态机、PID定速功能、PID定距功能；这部份代码因个人基础薄弱，也没有视频教学这块石头了，没得摸了，完全是比着葫芦画瓢，就不贴代码了，直接展示各功能效果。

UI与界面管理

 

 

 

状态机与事件

 

PID定速功能

 

 

PID定距功能

 

 

四、结构部分

       忘了给PCB留电机固定孔位，同时屏幕插在开发板上时，下方会悬空，时间长了会倾斜损坏引脚，再者如果被键盘不小心砸到了，实测能飞出去一米多。

       

 

       

 

       出于固定电机和支撑屏幕的目的，打印了一个固定支撑架子：

     

    

     本次训练营并没有对外壳有什么硬性要求，至于为啥给电机做个船型外壳，无他，装X用，别人问我捣鼓啥呢？验证舰载量子雷达使用PID算法对快速捕捉并跟踪雷达目       标的极端特殊应用。 

     

 

 

五、总结

以上内容为学习记录，可靠性请自行斟酌。

通过本次训练营，对开发环境搭建、配置工程模板、彩屏驱动、按键驱动、电机驱动、编码器驱动这些软件底层设计进行了学习，对本人来说皆为新识，受益匪浅，需要好好消化一下。

就这样！ 希望类似项目多多益善，不积跬步无以至千里，祝大家别累着，更进一步，大展宏图！