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FreeRTOS全局变量标志物

时间: 2025-05-22 13:43:25 浏览: 52
### FreeRTOS 中全局变量标志位的使用方法 在 FreeRTOS 的任务间通信和同步机制中,尽管可以使用全局变量作为标志位来指示某个事件的发生状态,但这并不是推荐的做法。以下是有关全局变量标志位使用的详细说明: #### 1. **全局变量标志位的基本原理** 全局变量可以用作简单的标志位,在单个任务或中断服务程序 (ISR) 中设置其值,其他任务可以通过读取该变量的状态得知某件事情是否已经完成。然而,这种方法存在一些潜在问题[^4]。 #### 2. **存在的主要问题** - 数据竞争:如果多个任务同时访问并修改同一个全局变量,则可能导致数据不一致或逻辑错误。 - 缺乏内核支持:FreeRTOS 不会主动管理基于全局变量的任务同步行为,因此需要手动实现复杂的超时机制或其他功能。 - 资源浪费:为了检测某一事件是否已发生,某些任务可能不得不频繁轮询全局变量,从而消耗不必要的 CPU 时间。 #### 3. **替代方案及其优势** 相比于直接依赖于裸露的全局变量,建议采用更高级别的抽象工具如事件标志组(Event Groups),它们能够很好地规避上述缺陷,并提供额外特性: - 自动处理多任务并发访问冲突; - 支持灵活的时间限制设定; - 更易于维护代码结构清晰度; 具体而言,利用 `EventGroups` 可以轻松达成一对一、一对多乃至多对多形式下的精确控制需求[^1]。 #### 4. **实际应用案例分析** 假设有一个场景要求两个独立运行的工作流程A与B分别完成后通知第三个协调者C继续执行下一步动作。此时如果不借助任何辅助手段单纯依靠共享内存区域内的布尔型标记字段的话很容易出现问题比如竞态条件(race condition)或者优先级反转(priority inversion)[^4]。相反地如果我们改用内置的支持原语则一切变得简单明了许多: ```c // 初始化事件组 EventGroupHandle_t xEventGroup = xEventGroupCreate(); void TaskA(void *pvParameters){ // 完成工作... // 设置对应比特位置为高电平表示已完成 xEventGroupSetBits(xEventGroup,BIT0); } void TaskB(void *pvParameters){ // 完成工作... // 同样也更新自己的那一位 xEventGroupSetBits(xEventGroup,BIT1); } void CoordinatorTask(void *pvParameters){ while(1){ EventBits_t uxBits; // 阻塞直到收到两者都结束的消息为止 uxBits=xEventGroupWaitBits( xEventGroup, BIT0|BIT1,//期望得到哪些bit被置起? pdTRUE ,pdFALSE , portMAX_DELAY ); if((uxBits & (BIT0 | BIT1))== (BIT0 | BIT1)){ /* Both bits are set */ // 执行后续操作.... break; } } ``` 此例子展示了如何通过调用相应接口函数构建起可靠稳定的关系链路连接各个参与方之间相互作用过程中的每一个环节都能受到良好监管不会轻易崩溃掉也不会因为外部干扰因素影响到整体性能表现出来。 #### 结论 综上所述,在大多数情况下应避免单独运用单纯的全局变量充当消息传递媒介的角色转而选用更加成熟完善的解决方案例如前面提到过的那些选项之一这样才能确保整个系统的健壮性和可扩展性达到最佳水平。 ---
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以下是针对STM32L431智能小车的完整设计方案,重点解决视觉识别圆形物体、RTOS任务划分与通信机制、系统框架设计等核心需求。 --- ### **一、系统功能清单** | 功能模块 | 实现方案 | |---------|---------| | **视觉识别** | OpenMV识别圆形物体,通过UART发送坐标和半径 | | **云台控制** | 双电机云台PID跟踪,水平/垂直双轴运动 | | **红外循迹** | 5路红外传感器,PID控制差速转向 | | **超声波避障** | HC-SR04模块,触发紧急避障信号量 | | **姿态感知** | MPU6050融合加速度计/陀螺仪数据 | | **电机控制** | MG310编码电机+TB6612驱动,双闭环PID | | **蓝牙遥控** | HC-05模块,接收手机指令(0x00前进等) | | **状态显示** | 0.96寸OLED实时显示速度/模式/电量 | | **RTOS调度** | FreeRTOS多任务管理,优先级抢占 | --- ### **二、系统框架设计** mermaid graph TD A[传感器层] -->|原始数据| B[FreeRTOS调度层] B -->|任务通信| C[应用逻辑层] C -->|控制指令| D[执行器层] A --> A1(OpenMV视觉模块) A --> A2(红外循迹传感器) A --> A3(超声波传感器) A --> A4(MPU6050陀螺仪) B --> B1[事件标志组] B --> B2[消息队列] B --> B3[信号量] C --> C1(视觉跟踪决策) C --> C2(运动控制决策) C --> C3(安全监控) D --> D1(云台电机) D --> D2(驱动轮电机) D --> D3(OLED显示屏) --- ### **三、FreeRTOS任务划分与通信机制** #### **1. 任务列表(优先级降序)** | 任务名称 | 优先级 | 周期 | 栈大小 | 功能描述 | |----------|--------|------|--------|----------| | Emergency_Stop | 6 (最高) | 事件触发 | 128B | 超声波避障紧急制动 | | Vision_Process | 5 | 20ms | 512B | 处理OpenMV视觉数据 | | Motor_PID | 4 | 10ms | 384B | 电机双闭环PID控制 | | Sensor_Fusion | 3 | 30ms | 256B | MPU6050数据融合 | | Navigation | 2 | 50ms | 320B | 循迹/避障决策 | | Comms_Task | 1 (最低) | 100ms | 512B | 蓝牙/OLED通信 | #### **2. 关键通信机制** **a. 消息队列(Queue)** c // 视觉数据队列 (OpenMV -> Vision_Process) QueueHandle_t xQueueVision = xQueueCreate(5, sizeof(VisionData_t)); /* 数据结构 typedef struct { uint16_t obj_x; // 物体X坐标 (0-320) uint16_t obj_y; // 物体Y坐标 (0-240) uint8_t radius; // 物体半径 uint8_t valid; // 数据有效标志 } VisionData_t; */ // 电机指令队列 (Navigation -> Motor_PID) QueueHandle_t xQueueMotor = xQueueCreate(3, sizeof(MotorCmd_t)); /* 数据结构 typedef struct { int16_t left_speed; // 左轮目标速度 int16_t right_speed; // 右轮目标速度 } MotorCmd_t; */ **b. 信号量(Semaphore)** c // I2C总线互斥信号量 (MPU6050/OLED共享) SemaphoreHandle_t xSemaphoreI2C = xSemaphoreCreateMutex(); // 紧急避障信号量 (超声波触发) SemaphoreHandle_t xSemaphoreEmergency = xSemaphoreCreateBinary(); **c. 事件标志组(Event Group)** c // 传感器数据就绪标志 EventGroupHandle_t xSensorEvent = xEventGroupCreate(); #define VISION_READY_BIT (1 << 0) #define IMU_READY_BIT (1 << 1) #define TRACK_READY_BIT (1 << 2) --- ### **四、视觉识别模块实现** #### **1. OpenMV端配置** python # OpenMV圆形识别代码 (Python) import sensor, image, time, math sensor.reset() sensor.set_pixformat(sensor.RGB565) sensor.set_framesize(sensor.QVGA) # 320x240 sensor.skip_frames(30) uart = UART(3, 115200) # 使用UART3与STM32通信 while(True): img = sensor.snapshot() # 识别圆形物体 (参数根据场景调整) circles = img.find_circles(threshold=3500, x_margin=40, y_margin=40, r_margin=40) if circles: # 选择最大圆形 max_circle = max(circles, key=lambda c: c.r()) # 发送坐标和半径 (二进制协议) uart.write(bytes([0xAA, 0x55, # 帧头 max_circle.x() >> 8, max_circle.x() & 0xFF, max_circle.y() >> 8, max_circle.y() & 0xFF, max_circle.r(), 0xCC])) # 帧尾 else: uart.write(bytes([0xAA, 0x55, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0x00, 0xCC])) time.sleep_ms(50) # 20fps #### **2. STM32云台控制** c // 云台PID控制任务 (Vision_Process) void Vision_Task(void *pvParams) { VisionData_t vision_data; GimbalPID_t pid_x, pid_y; // 水平/垂直PID结构体 while(1) { // 从队列获取视觉数据 if(xQueueReceive(xQueueVision, &vision_data, pdMS_TO_TICKS(50)) { if(vision_data.valid) { // 计算水平方向误差 float err_x = vision_data.obj_x - 160; // 160=屏幕中心X float err_y = vision_data.obj_y - 120; // 120=屏幕中心Y // PID计算 (位置式) $$ u_x = K_p err_x + K_i \int err_x dt + K_d \frac{d(err_x)}{dt} $$ $$ u_y = K_p err_y + K_i \int err_y dt + K_d \frac{d(err_y)}{dt} $$ // 设置云台PWM (500-2500us范围) Set_PWM(TIM4, CH1, 1500 + (int16_t)u_x); // 水平舵机 Set_PWM(TIM4, CH2, 1500 + (int16_t)u_y); // 垂直舵机 } } vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(20)); } } --- ### **五、RTOS任务交互流程** mermaid sequenceDiagram participant OpenMV participant Vision_Task participant Navigation participant Motor_PID participant Ultrasonic OpenMV->>Vision_Task: UART发送坐标数据 Vision_Task->>Vision_Task: 解析数据并存入xQueueVision Vision_Task->>xEventGroupSetBits: 设置VISION_READY_BIT Navigation->>xEventGroupWaitBits: 等待视觉/IMU数据 Navigation->>xQueueMotor: 发送电机速度指令 Motor_PID->>Motor_PID: 从xQueueMotor读取指令 Motor_PID->>TB6612: 输出PWM驱动电机 Ultrasonic->>xSemaphoreEmergency: 障碍物触发信号量 Motor_PID->>Motor_PID: 收到信号量立即刹车 --- ### **六、关键硬件接口分配** | 外设 | 接口 | 功能描述 | |------|------|----------| | OpenMV | USART2 | 视觉数据通信 (115200bps) | | 蓝牙模块 | USART1 | 手机遥控指令接收 | | MPU6050 | I2C1 | 姿态数据读取 (400kHz) | | OLED屏 | I2C2 | 状态显示 (100kHz) | | 电机PWM | TIM1_CH1/CH2 | 左右轮速度控制 | | 云台PWM | TIM4_CH1/CH2 | 水平/垂直舵机控制 | | 编码器 | TIM2/TIM3 | 电机速度反馈 | --- ### **七、开发路线图** 1. **硬件层搭建** - 完成STM32最小系统 - 焊接传感器接口电路 - TB6612电机驱动测试 2. **RTOS基础框架** c // FreeRTOS初始化 void RTOS_Init(void) { // 创建通信资源 xQueueVision = xQueueCreate(5, sizeof(VisionData_t)); xSemaphoreI2C = xSemaphoreCreateMutex(); // 创建任务 xTaskCreate(Vision_Task, "Vision", 512, NULL, 5, NULL); xTaskCreate(Motor_PID_Task, "Motor", 384, NULL, 4, NULL); // ...其他任务创建 vTaskStartScheduler(); // 启动调度器 } 3. **模块化开发顺序** mermaid gantt title 开发阶段规划 dateFormat YYYY-MM-DD section 基础驱动 电机控制 :a1, 2023-08-01, 7d 传感器通信 :a2, after a1, 5d section RTOS集成 任务框架搭建 :b1, 2023-08-10, 3d 通信机制实现 :b2, after b1, 4d section 高级功能 视觉识别 :c1, 2023-08-15, 5d 多传感器融合 :c2, after c1, 6d --- ### **八、避坑指南** 1. **视觉数据丢失处理** c // 在UART中断中增加超时机制 void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) { if(huart == &huart2) { // OpenMV UART static uint32_t last_tick = 0; if(HAL_GetTick() - last_tick > 100) { // 100ms超时 reset_buffer(); // 重置接收缓冲区 } last_tick = HAL_GetTick(); } } 2. **PID抗饱和处理** c // 在电机PID计算中增加积分限幅 void PID_Update(PID_TypeDef *pid, float set, float actual) { pid->err = set - actual; pid->integral += pid->err; // 积分抗饱和 if(pid->integral > PID_INTEGRAL_LIMIT) pid->integral = PID_INTEGRAL_LIMIT; else if(pid->integral < -PID_INTEGRAL_LIMIT) pid->integral = -PID_INTEGRAL_LIMIT; pid->output = pid->kp * pid->err + pid->ki * pid->integral + pid->kd * (pid->err - pid->last_err); } > **关键提示**:STM32L431的64KB RAM需精细管理,建议: > 1. 使用FreeRTOS的heap_4内存管理 > 2. 开启configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK检测内存分配失败 > 3. 为每个任务设置uxTaskGetStackHighWaterMark()监控栈使用 。改用stm32f411

/* USER CODE BEGIN Header */ /** ****************************************************************************** * File Name : freertos.c * Description : Code for freertos applications ****************************************************************************** * @attention * * Copyright (c) 2024 STMicroelectronics. * All rights reserved. * * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file * in the root directory of this software component. * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS. * ****************************************************************************** */ /* USER CODE END Header */ /* Includes ------------------------------------------------------------------*/ #include "FreeRTOS.h" #include "task.h" #include "main.h" #include "cmsis_os.h" /* Private includes ----------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN Includes */ #include "usart.h" #include "gpio.h" #include "tim.h" #include <string.h> #include <stdio.h> /* USER CODE END Includes */ /* Private typedef -----------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PTD */ /* USER CODE END PTD */ /* Private define ------------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PD */ #define MOTOR_PWM_MAX 19999 // PWM最大值 (Period - 1) #define MOTOR_PWM_MIN 0 // PWM最小值 /* USER CODE END PD */ /* Private macro -------------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PM */ /* USER CODE END PM */ /* Private variables ---------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN Variables */ struct uart3_rx_t { int num,ok,en; uint8_t data[28]; int class; float score; int x1,y1,x2,y2; uint8_t datarx; }uart3_rx; struct uart2_rx_t { int num,ok,en; uint8_t data[3]; int shexiangtou_en; int manzaijianche_en; int dangban_en; int youhailaji_en; int chuyulaji_en; int kehuishou_en; int qitalaji_en; uint8_t datarx; }uart2_rx; struct pingmu_tx_t { int manzai,ok,en; int class; float score; int x1,y1,x2,y2; }pingmu_tx; osThreadId motorTaskHandle; osThreadId motor2TaskHandle; osThreadId manzaiTaskHandle; osThreadId txTaskHandle; osThreadId uart6MutexHandle; // 新增:电机控制和超声波测距任务句柄 osThreadId motorControlTaskHandle; // 电机控制任务句柄 osThreadId ultrasonicTaskHandle; // 超声波测距任务句柄 // 新增:超声波测距变量 float ultrasonic1_distance = 0.0f; // 超声波1测量距离 (cm) float ultrasonic2_distance = 0.0f; // 超声波2测量距离 (cm) // 新增:舵机状态跟踪变量 typedef enum { SERVO_IDLE = 0, // 舵机空闲状态(在原位) SERVO_WORKING = 1, // 舵机正在执行分类动作 SERVO_RETURNING = 2 // 舵机正在回到原位 } ServoState_t; volatile ServoState_t servoState = SERVO_IDLE; // 舵机状态 volatile uint32_t servoWorkStartTime = 0; // 舵机工作开始时间 // 新增:电机启动停止延时控制变量 volatile uint32_t motor1_startConditionStartTime = 0; // 电机1启动条件开始时间 volatile uint32_t motor2_startConditionStartTime = 0; // 电机2启动条件开始时间 volatile uint8_t motor1_startConditionActive = 0; // 电机1启动条件是否激活 volatile uint8_t motor2_startConditionActive = 0; // 电机2启动条件是否激活 volatile uint32_t motor1_stopConditionStartTime = 0; // 电机1停止条件开始时间 volatile uint32_t motor2_stopConditionStartTime = 0; // 电机2停止条件开始时间 volatile uint8_t motor1_stopConditionActive = 0; // 电机1停止条件是否激活 volatile uint8_t motor2_stopConditionActive = 0; // 电机2停止条件是否激活 // 电机当前状态 volatile uint8_t motor1_running = 0; // 电机1是否正在运行 volatile uint8_t motor2_running = 0; // 电机2是否正在运行 volatile uint8_t servo_class_to_act = 0; volatile uint8_t is_playing_manzai = 0; // 满载播报进行中标志 volatile uint32_t manzai_play_start = 0; // 满载播报开始时间 volatile uint32_t garbage_delay_start = 0; // 垃圾识别延迟开始时间 volatile uint8_t garbage_to_play = 0; // 待播放的垃圾类别 // ✅ 新增电机使能状态 typedef enum { MOTOR_ENABLED = 0, MOTOR_DISABLED = 1 } MotorState_t; volatile MotorState_t motorState = MOTOR_ENABLED; // 默认启用 /* USER CODE END Variables */ osThreadId defaultTaskHandle; osSemaphoreId motorHandle; osSemaphoreId motor2Handle; osSemaphoreId rxlubancatHandle; osSemaphoreId rxpingmuHandle; osSemaphoreId bujingdianjiHandle; /* Private function prototypes -----------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN FunctionPrototypes */ int fun (int a,int b, int c); //_Noreturn void systemMonitorTask(void const * argument); _Noreturn void motor2Task(void const * argument); //_Noreturn void bujingdianjiTask(void const * argument); _Noreturn void manzaiTask(void const * argument); _Noreturn void txTask(void const * argument); // 新增:电机控制和超声波测距任务函数声明 _Noreturn void motorControlTask(void const * argument); // 核心电机控制任务 _Noreturn void ultrasonicTask(void const * argument); // 超声波测距任务 /* USER CODE END FunctionPrototypes */ void StartDefaultTask(void const * argument); void MX_FREERTOS_Init(void); /* (MISRA C 2004 rule 8.1) */ /* GetIdleTaskMemory prototype (linked to static allocation support) */ void vApplicationGetIdleTaskMemory( StaticTask_t **ppxIdleTaskTCBBuffer, StackType_t **ppxIdleTaskStackBuffer, uint32_t *pulIdleTaskStackSize ); /* USER CODE BEGIN GET_IDLE_TASK_MEMORY */ static StaticTask_t xIdleTaskTCBBuffer; static StackType_t xIdleStack[configMINIMAL_STACK_SIZE]; void vApplicationGetIdleTaskMemory( StaticTask_t **ppxIdleTaskTCBBuffer, StackType_t **ppxIdleTaskStackBuffer, uint32_t *pulIdleTaskStackSize ) { *ppxIdleTaskTCBBuffer = &xIdleTaskTCBBuffer; *ppxIdleTaskStackBuffer = &xIdleStack[0]; *pulIdleTaskStackSize = configMINIMAL_STACK_SIZE; /* place for user code */ } /* USER CODE END GET_IDLE_TASK_MEMORY */ /** * @brief FreeRTOS initialization * @param None * @retval None */ void MX_FREERTOS_Init(void) { /* USER CODE BEGIN Init */ /* USER CODE END Init */ /* USER CODE BEGIN RTOS_MUTEX */ osMutexDef(uartMutex); osMutexId uartMutexHandle = osMutexCreate(osMutex(uartMutex)); osMutexDef(uart6Mutex); uart6MutexHandle = osMutexCreate(osMutex(uart6Mutex)); /* USER CODE END RTOS_MUTEX */ /* Create the semaphores(s) */ /* definition and creation of motor */ osSemaphoreDef(motor); motorHandle = osSemaphoreCreate(osSemaphore(motor), 1); /* definition and creation of motor2 */ osSemaphoreDef(motor2); motor2Handle = osSemaphoreCreate(osSemaphore(motor2), 1); /* definition and creation of rxlubancat */ osSemaphoreDef(rxlubancat); rxlubancatHandle = osSemaphoreCreate(osSemaphore(rxlubancat), 1); /* definition and creation of rxpingmu */ osSemaphoreDef(rxpingmu); rxpingmuHandle = osSemaphoreCreate(osSemaphore(rxpingmu), 1); /* definition and creation of bujingdianji */ osSemaphoreDef(bujingdianji); bujingdianjiHandle = osSemaphoreCreate(osSemaphore(bujingdianji), 1); /* USER CODE BEGIN RTOS_SEMAPHORES */ /* add semaphores, ... */ /* USER CODE END RTOS_SEMAPHORES */ /* USER CODE BEGIN RTOS_TIMERS */ /* start timers, add new ones, ... */ /* USER CODE END RTOS_TIMERS */ /* USER CODE BEGIN RTOS_QUEUES */ /* add queues, ... */ /* USER CODE END RTOS_QUEUES */ /* Create the thread(s) */ /* definition and creation of defaultTask */ osThreadDef(defaultTask, StartDefaultTask, osPriorityNormal, 0, 128); defaultTaskHandle = osThreadCreate(osThread(defaultTask), NULL); /* USER CODE BEGIN RTOS_THREADS */ /* add threads, ... */ // osThreadDef(motorTask, motorTask, osPriorityNormal, 0, 128); // 添加舵机初始化 //__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim4, TIM_CHANNEL_1, 1300); // 舵机1初始位置 //__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim4, TIM_CHANNEL_2, 2030); // 舵机2初始位置 // HAL_TIM_PWM_Start(&htim4, TIM_CHANNEL_1); // 启动PWM输出 // HAL_TIM_PWM_Start(&htim4, TIM_CHANNEL_2); // servoState = SERVO_IDLE; // 设置初始状态 // motorTaskHandle = osThreadCreate(osThread(motorTask), NULL); // 保留现有的舵机控制任务 osThreadDef(motor2Task, motor2Task, osPriorityNormal, 0, 128); motor2TaskHandle = osThreadCreate(osThread(motor2Task), NULL); // 保留现有的满载检测任务 osThreadDef(manzaiTask, manzaiTask, osPriorityNormal, 0, 128); manzaiTaskHandle = osThreadCreate(osThread(manzaiTask), NULL); // osThreadDef(systemMonitorTask, systemMonitorTask, osPriorityBelowNormal, 0, 128); // osThreadCreate(osThread(systemMonitorTask), NULL); // 保留现有的串口屏通讯任务 osThreadDef(txTask, txTask, osPriorityNormal, 2, 128); txTaskHandle = osThreadCreate(osThread(txTask), NULL); // 新增:电机控制任务 osThreadDef(motorControlTask, motorControlTask, osPriorityNormal, 0, 256); motorControlTaskHandle = osThreadCreate(osThread(motorControlTask), NULL); // 新增:超声波测距任务 osThreadDef(ultrasonicTask, ultrasonicTask, osPriorityHigh, 0, 256); ultrasonicTaskHandle = osThreadCreate(osThread(ultrasonicTask), NULL); /* USER CODE END RTOS_THREADS */ } /* USER CODE BEGIN Header_StartDefaultTask */ /** * @brief Function implementing the defaultTask thread. * @param argument: Not used * @retval None */ /* USER CODE END Header_StartDefaultTask */ void StartDefaultTask(void const * argument) { /* USER CODE BEGIN StartDefaultTask */ /* Infinite loop */ uint32_t last_activity_time = HAL_GetTick(); uart2_rx.manzaijianche_en = 1; for(;;) { //xSemaphoreTake(rxpingmuHandle,portMAX_DELAY); if(xSemaphoreTake(rxpingmuHandle, 100) == pdTRUE) { switch (uart2_rx.data[1]) { case 1: uart2_rx.shexiangtou_en=0; break; case 0: uart2_rx.shexiangtou_en=1; break; case 3: uart2_rx.manzaijianche_en=0; break; case 2: uart2_rx.manzaijianche_en=1; break; case 4: uart2_rx.dangban_en=0; break; case 5: uart2_rx.dangban_en=1; break; case 6: uart2_rx.youhailaji_en=0; break; case 7: uart2_rx.youhailaji_en=1; break; case 8: uart2_rx.chuyulaji_en=0; break; case 9: uart2_rx.chuyulaji_en=1; break; case 10: uart2_rx.kehuishou_en=0; break; case 11: uart2_rx.kehuishou_en=1; break; case 12: uart2_rx.qitalaji_en=0; break; case 13: uart2_rx.qitalaji_en=1; break; default: break; } last_activity_time = HAL_GetTick(); } if(HAL_GetTick() - last_activity_time > 10000) { // 5秒无活动时软复位 NVIC_SystemReset(); } } /* USER CODE END StartDefaultTask */ } /* Private application code --------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN Application */ void PlayAudio(uint8_t audio_num) { char cmd[] = {0x70,0x6C,0x61,0x79,0x20,0x30,0x2C,0x30,0x2C,0x30, 0xFF,0xFF,0xFF}; cmd[7] = '0' + audio_num; osMutexWait(uart6MutexHandle, osWaitForever); HAL_UART_Transmit(&huart6, (uint8_t *)cmd, sizeof(cmd), HAL_MAX_DELAY); osMutexRelease(uart6MutexHandle); } void PlayGarbageAudio(uint8_t garbage_class) { uint8_t audio_num = 0; switch (garbage_class) { case 0: case 1: case 3: audio_num = 2; break; // 可回收 case 2: case 5: audio_num = 1; break; // 厨余 case 7: case 8: audio_num = 0; break; // 有害 default: audio_num = 3; break; // 其他 } PlayAudio(audio_num); } // 保留现有的舵机控制任务 - 增加状态跟踪 _Noreturn void motor2Task(void const * argument) { // 上电首次执行初始化动作 __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim4, TIM_CHANNEL_1, 1300); __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim4, TIM_CHANNEL_2, 2030); osDelay(500); // 确保舵机到位 servoState = SERVO_IDLE; for(;;) { xSemaphoreTake(motor2Handle, portMAX_DELAY); //uint8_t current_class = uart3_rx.class; if(is_playing_manzai) { osDelay(100); continue; // 跳过当前动作 } // 🎯 设置舵机工作状态 servoState = SERVO_WORKING; //servoWorkStartTime = HAL_GetTick(); uint8_t current_class = servo_class_to_act; switch (current_class) { //有害垃圾 case 0: __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim4,TIM_CHANNEL_1,1300); __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim4,TIM_CHANNEL_2,2430); break; //可回收垃圾 case 1: case 8: __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim4,TIM_CHANNEL_1,1300); __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim4,TIM_CHANNEL_2,1570); break; //厨余垃圾 case 2: case 5: case 6: case 7: __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim4,TIM_CHANNEL_1,2000); osDelay(1000); __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim4,TIM_CHANNEL_2,2430); break; //其它垃圾 case 3: case 4: __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim4,TIM_CHANNEL_1,2000); osDelay(500); __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim4,TIM_CHANNEL_2,1570); break; default: __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim4,TIM_CHANNEL_1,1300); __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim4,TIM_CHANNEL_2,2030); break; } osDelay(1000); // 执行分类动作的延时 // 🎯 设置舵机回到原位状态 servoState = SERVO_RETURNING; __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim4,TIM_CHANNEL_1,1300); __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim4,TIM_CHANNEL_2,2030); osDelay(1000); // 回到原位的延时 // 🎯 设置舵机空闲状态 servoState = SERVO_IDLE; } osSemaphoreGive(motor2Handle); osDelay(10); } // 保留现有的满载检测任务 _Noreturn void manzaiTask(void const * argument) { for(;;) { osDelay(100); if(HAL_GPIO_ReadPin(load1_GPIO_Port,load1_Pin)==0 || HAL_GPIO_ReadPin(load2_GPIO_Port,load2_Pin)==0 || HAL_GPIO_ReadPin(load3_GPIO_Port,load3_Pin)==0 || HAL_GPIO_ReadPin(load4_GPIO_Port,load4_Pin)==0) { pingmu_tx.manzai=1; xSemaphoreGive(rxlubancatHandle); } } } // 保留现有的串口屏通讯任务 _Noreturn void txTask(void const * argument) { int num=0; const char manzaidata[]={0x74,0x30,0x2E,0x74,0x78,0x74,0x3D,0x22,0xC0,0xAC,0xBB, 0xF8,0xC2,0xFA,0xD4,0xD8,0x22,0xff,0xff,0xff}; // const char kongdata[]={0x74,0x30,0x2E,0x74,0x78,0x74,0x3D,0x22,0x20,0x22,0xff,0xff,0xff}; char play[]={0x70,0x6C,0x61,0x79,0x20,0x30,0x2C,0x30,0x2C,0x30}; unsigned char aa[2]={0}; const char start[]={0x64,0x61,0x74,0x61,0x30,0x2E ,0x69 ,0x6E ,0x73 ,0x65 ,0x72 ,0x74 ,0x28 ,0x22 }; const char end[]={0x22,0x29,0xff,0xff,0xff}; const char end2[]={0xff,0xff,0xff}; //���� const char data1[]={0x5E,0xCD,0xC1,0xB6,0xB9,'\0'}; //���ܲ� const char data2[]={0x5E ,0xB0 ,0xD7 ,0xC2 ,0xDC ,0xB2 ,0xB7 ,'\0'}; //���ܲ� const char data3[]={0x5E ,0xBA ,0xFA ,0xC2 ,0xDC ,0xB2 ,0xB7 ,'\0'}; //ֽ�� const char data4[]={0x5E ,0xD6 ,0xBD ,0xB1 ,0xAD ,'\0'}; //ʯͷ const char data5[]={0x5E ,0xCA ,0xAF ,0xCD ,0xB7 ,'\0'}; //��Ƭ const char data6[]={0x5E ,0xB4,0xC9 ,0xC6 ,0xAC ,'\0'}; //5�ŵ��????? const char data7[]={0x5E ,0x35 ,0xBA ,0xC5 ,0xB5 ,0xE7 ,0xB3 ,0xD8 ,'\0'}; //1�ŵ��????? const char data8[]={0x5E ,0x31 ,0xBA ,0xC5 ,0xB5 ,0xE7 ,0xB3 ,0xD8 ,'\0'}; //�к����� const char data10[]={0x5E ,0xD3 ,0xD0 ,0xBA ,0xA6 ,0xC0 ,0xAC ,0xBB ,0xF8 ,0x5E,'\0'}; //�������� const char data11[]={0x5E ,0xB3 ,0xF8 ,0xD3 ,0xE0 ,0xC0 ,0xAC ,0xBB ,0xF8 ,0x5E,'\0'}; //�ɻ������� const char data12[]={0x5E ,0xBF ,0xC9 ,0xBB ,0xD8 ,0xCA ,0xD5 ,0xC0 ,0xAC ,0xBB ,0xF8 ,0x5E,'\0'}; //�������� const char data13[]={0x5E ,0xC6 ,0xE4 ,0xCB ,0xFB ,0xC0 ,0xAC ,0xBB ,0xF8 ,0x5E,'\0'}; const char* data[]={data8,data4,data7,data5,data6,data2,data3,data1,data1,data1,data1}; uart2_rx.manzaijianche_en=0; uart2_rx.shexiangtou_en=1; for(;;) { xSemaphoreTake(rxlubancatHandle,portMAX_DELAY); if(uart3_rx.ok==1 && uart2_rx.shexiangtou_en ==1 ){ uart3_rx.ok=0; HAL_GPIO_TogglePin(led0_GPIO_Port,led0_Pin); uart3_rx.class=uart3_rx.data[1]-0x30; if(uart3_rx.class<0 || uart3_rx.class>9) uart3_rx.class=11; aa[1]=num%10+0x30; aa[0]=num/10+0x30; HAL_UART_Transmit(&huart6, (uint8_t *) start,sizeof(start),0xFFFF); HAL_UART_Transmit(&huart6, (uint8_t *)aa, 2,0xFFFF); switch (uart3_rx.class) { case 0: case 2: HAL_UART_Transmit(&huart6, (uint8_t *) data[uart3_rx.class], strlen(data[uart3_rx.class]),0xFFFF); HAL_UART_Transmit(&huart6, (uint8_t *) data10, strlen(data10),0xFFFF); HAL_UART_Transmit(&huart6, (uint8_t *)aa, 2,0xFFFF); HAL_UART_Transmit(&huart6, (uint8_t *) end, sizeof(end),0xFFFF); play[7]=0x30; HAL_UART_Transmit(&huart6, (uint8_t *) play, 10,0xFFFF); HAL_UART_Transmit(&huart6, (uint8_t *) end2, sizeof(end2),0xFFFF); break;//�к����� case 5: case 6: case 7: HAL_UART_Transmit(&huart6, (uint8_t *) data[uart3_rx.class], strlen(data[uart3_rx.class]),0xFFFF); HAL_UART_Transmit(&huart6, (uint8_t *) data11, strlen(data11),0xFFFF); HAL_UART_Transmit(&huart6, (uint8_t *)aa, 2,0xFFFF); HAL_UART_Transmit(&huart6, (uint8_t *) end, sizeof(end),0xFFFF); play[7]=0x31; HAL_UART_Transmit(&huart6, (uint8_t *) play, 10,0xFFFF); HAL_UART_Transmit(&huart6, (uint8_t *) end2, sizeof(end2),0xFFFF); break;//�������� case 1: HAL_UART_Transmit(&huart6, (uint8_t *) data[uart3_rx.class], strlen(data[uart3_rx.class]),0xFFFF); HAL_UART_Transmit(&huart6, (uint8_t *) data12, strlen(data12),0xFFFF); HAL_UART_Transmit(&huart6, (uint8_t *)aa, 2,0xFFFF); HAL_UART_Transmit(&huart6, (uint8_t *) end, sizeof(end),0xFFFF); play[7]=0x32; HAL_UART_Transmit(&huart6, (uint8_t *) play, 10,0xFFFF); HAL_UART_Transmit(&huart6, (uint8_t *) end2, sizeof(end2),0xFFFF); break;//�ɻ������� case 3: case 4: HAL_UART_Transmit(&huart6, (uint8_t *) data[uart3_rx.class], strlen(data[uart3_rx.class]),0xFFFF); HAL_UART_Transmit(&huart6, (uint8_t *) data13, strlen(data13),0xFFFF); HAL_UART_Transmit(&huart6, (uint8_t *)aa, 2,0xFFFF); HAL_UART_Transmit(&huart6, (uint8_t *) end, sizeof(end),0xFFFF); play[7]=0x33; HAL_UART_Transmit(&huart6, (uint8_t *) play, 10,0xFFFF); HAL_UART_Transmit(&huart6, (uint8_t *) end2, sizeof(end2),0xFFFF); break;//�������� default: break; } servo_class_to_act = uart3_rx.class; xSemaphoreGive(motor2Handle); num++; if(num>99)num=0; osDelay(2000); } if(pingmu_tx.manzai==1 && uart2_rx.manzaijianche_en==1){ HAL_UART_Transmit(&huart6, (uint8_t *) manzaidata, 20,0xFFFF),pingmu_tx.manzai=0; play[7]=0x34; HAL_UART_Transmit(&huart6, (uint8_t *) play, 10,0xFFFF); HAL_UART_Transmit(&huart6, (uint8_t *) end2, sizeof(end2),0xFFFF); osDelay(2000); } } } // ========== 🎯 新增:电机控制任务 ========== // 功能:控制两个电机的PWM速度,与舵机控制分开 // 电机1:PA6 (TIM3_CH1) // 电机2:PA7 (TIM3_CH2) _Noreturn void motorControlTask(void const * argument) { uint32_t tickCounter = 0; // 延迟启动 osDelay(1000); HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_1); // PA6 HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_2); // PA7 for(;;) { // 电机现在由超声波任务自动控制,这里只做周期性检查 if(tickCounter % 50 == 0) { // 可以在这里添加电机状态检查逻辑 } tickCounter++; osDelay(200); } } // ========== 🎯 新增:超声波测距函数 ========== // 简化版本,避免任务阻塞,返回距离值(cm*10) int32_t measureDistanceInt(GPIO_TypeDef* trig_port, uint16_t trig_pin, GPIO_TypeDef* echo_port, uint16_t echo_pin) { static uint32_t echo_start = 0; static uint32_t last_valid = 1000; // 默认100cm // 触发脉冲(10μs) HAL_GPIO_WritePin(trig_port, trig_pin, GPIO_PIN_SET); (10); HAL_GPIO_WritePin(trig_port, trig_pin, GPIO_PIN_RESET); // 状态机处理Echo信号 if(HAL_GPIO_ReadPin(echo_port, echo_pin)) { if(!echo_start) echo_start = HAL_GetTick(); if(HAL_GetTick() - echo_start > 30) return -2; // 30ms超时 } else if(echo_start) { uint32_t duration = HAL_GetTick() - echo_start; echo_start = 0; int32_t dist = (duration * 17) / 100; // 计算距离(0.1cm) return (dist > 20 && dist < 1000) ? dist : last_valid; } return last_valid; // 保持上次有效值 } // ========== 🎯 新增:超声波测距任务 ========== // 真实测距版本,控制电机运行,与舵机同步,不使用USART1发送 _Noreturn void ultrasonicTask(void const * argument) { uint32_t counter = 0; int32_t distance1, distance2; #define MOTOR_MIN_PWM 8000 // 40%占空比 #define MOTOR_MAX_PWM 15000 // 75%占空比 for(;;) { // 测量超声波模块1 (PB2->PD8) distance1 = measureDistanceInt(GPIOB, GPIO_PIN_2, GPIOD, GPIO_PIN_8); // 间隔300ms避免干扰 osDelay(300); // 测量超声波模块2 (PB3->PD9) distance2 = measureDistanceInt(GPIOB, GPIO_PIN_3, GPIOD, GPIO_PIN_9); // ========== 🎯 电机控制逻辑 - 与舵机同步 + 启动停止延时500ms ========== uint32_t currentTime = HAL_GetTick(); // ========== 电机1控制逻辑 ========== if(servoState == SERVO_IDLE && motorState == MOTOR_ENABLED) { if(distance1 > 50 && distance1 <= 500) { // distance1是cm*10,所以100表示10cm __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_1, MOTOR_MIN_PWM); //__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_1, 4000); // PA7, 30%速度 } else { __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_1, 0); // 停止 } // ========== 电机2控制逻辑 ========== if(distance2 > 50 && distance2 <= 500) { // distance2是cm*10,所以100表示10cm __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_2, MOTOR_MIN_PWM); //__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_2, 4000); // PA6, 30%速度 (修改:从TIM4_CH2改为TIM3_CH1) } else { __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_2, 0); // 停止 (修改:从TIM4_CH2改为TIM3_CH1) } }else{ __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_1, 0); __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_2, 0); } counter++; osDelay(200); // 每1.5秒测量一次 } } void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) { /* Prevent unused argument(s) compilation warning */ // UNUSED(huart); /* NOTE: This function Should not be modified, when the callback is needed, the HAL_UART_TxCpltCallback could be implemented in the user file */ BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE; if(huart->Instance == USART6) { // 更健壮的帧检测 static uint8_t frame_buffer[32]; static uint8_t frame_index = 0; // 存储接收到的字节 frame_buffer[frame_index] = uart2_rx.datarx; frame_index = (frame_index + 1) % sizeof(frame_buffer); // 检测结束符 0xFF 0xFF 0xFF if(frame_index >= 3 && frame_buffer[frame_index-3] == 0xFF && frame_buffer[frame_index-2] == 0xFF && frame_buffer[frame_index-1] == 0xFF) { // 复制有效数据 memcpy(uart2_rx.data, frame_buffer, frame_index-3); uart2_rx.num = frame_index-3; uart2_rx.ok = 1; frame_index = 0; xSemaphoreGiveFromISR(rxpingmuHandle, &xHigherPriorityTaskWoken); } HAL_UART_Receive_IT(&huart6, (uint8_t*)&uart2_rx.datarx, 1); } if(huart ->Instance == USART1){ HAL_GPIO_TogglePin(led1_GPIO_Port,led1_Pin); if(uart3_rx.datarx=='@') uart3_rx.num=0; uart3_rx.data[uart3_rx.num]=uart3_rx.datarx; uart3_rx.num++; if(uart3_rx.num>=28){ uart3_rx.num=0; if(uart3_rx.data[27]==']'){ uart3_rx.ok=1; xSemaphoreGiveFromISR(rxlubancatHandle, &xHigherPriorityTaskWoken); } uart3_rx.num = 0; // 重置缓冲区 } HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)&uart3_rx.datarx, 1); } portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken); } /* USER CODE END Application */ 这个程序中为什么超声波无法控制电机的启停,该怎么解决

#include "balance.h" #include "TrackModule.h" int Time_count=0; //Time variable //计时变量 u8 Lidar_Detect = Lidar_Detect_ON; //电磁巡线模式雷达检测障碍物,默认开启 int RC_Lidar_Avoid_FLAG = RC_Avoid_OFF; //遥控模式雷达避障,默认关闭 u8 Mode; float RC_Velocity_CCD=350,RC_Velocity_ELE=350; float PS2_Velocity,PS2_Turn_Velocity; //遥控控制的速度 Encoder OriginalEncoder; //Encoder raw data //编码器原始数据 u8 Lidar_Success_Receive_flag=0,Lidar_flag_count=0;//雷达在线标志位,雷达掉线计数器 //粗延时函数,微秒 void delay1_us(u16 time) { u16 i=0; while(time--) { i=10; //自己定义 while(i--) ; } } //毫秒级的延时 void delay1_ms(u16 time) { u16 i=0; while(time--) { i=12000; //自己定义 while(i--) ; } } /************************************************************************** Function: The inverse kinematics solution is used to calculate the target speed of each wheel according to the target speed of three axes Input : X and Y, Z axis direction of the target movement speed Output : none 函数功能:运动学逆解,根据三轴目标速度计算各车轮目标转速 入口参数:X和Y、Z轴方向的目标运动速度 返回 值:无 **************************************************************************/ void Drive_Motor(float Vx,float Vy,float Vz) { float amplitude=3.5; //Wheel target speed limit //车轮目标速度限幅 // if((Mode == PS2_Control_Mode||Mode == APP_Control_Mode)&&RC_Lidar_Avoid_FLAG&&Lidar_Success_Receive_flag)//app以及ps2控制下,判断是否开启遥控避障 // { // RC_Lidar_Aviod(&Vx,&Vy,&Vz); // } // //Speed smoothing is enabled when moving the omnidirectional trolley // //全向移动小车才开启速度平滑处理 // if(Car_Mode==Mec_Car||Car_Mode==Omni_Car) // { // Smooth_control(Vx,Vy,Vz); //Smoothing the input speed //对输入速度进行平滑处理 // // //Get the smoothed data // //获取平滑处理后的数据 // Vx=smooth_control.VX; // Vy=smooth_control.VY; // Vz=smooth_control.VZ; // } // // //Mecanum wheel car // //麦克纳姆轮小车 // if (Car_Mode==Mec_Car) // { // //Inverse kinematics //运动学逆解 // MOTOR_A.Target = +Vy+Vx-Vz*(Axle_spacing+Wheel_spacing); // MOTOR_B.Target = -Vy+Vx-Vz*(Axle_spacing+Wheel_spacing); // MOTOR_C.Target = +Vy+Vx+Vz*(Axle_spacing+Wheel_spacing); // MOTOR_D.Target = -Vy+Vx+Vz*(Axle_spacing+Wheel_spacing); // // //Wheel (motor) target speed limit //车轮(电机)目标速度限幅 // MOTOR_A.Target=target_limit_float(MOTOR_A.Target,-amplitude,amplitude); // MOTOR_B.Target=target_limit_float(MOTOR_B.Target,-amplitude,amplitude); // MOTOR_C.Target=target_limit_float(MOTOR_C.Target,-amplitude,amplitude); // MOTOR_D.Target=target_limit_float(MOTOR_D.Target,-amplitude,amplitude); // } // // //Omni car // //全向轮小车 // else if (Car_Mode==Omni_Car) // { // //Inverse kinematics //运动学逆解 // MOTOR_A.Target = Vy + Omni_turn_radiaus*Vz; // MOTOR_B.Target = -X_PARAMETER*Vx - Y_PARAMETER*Vy + Omni_turn_radiaus*Vz; // MOTOR_C.Target = +X_PARAMETER*Vx - Y_PARAMETER*Vy + Omni_turn_radiaus*Vz; // // //Wheel (motor) target speed limit //车轮(电机)目标速度限幅 // MOTOR_A.Target=target_limit_float(MOTOR_A.Target,-amplitude,amplitude); // MOTOR_B.Target=target_limit_float(MOTOR_B.Target,-amplitude,amplitude); // MOTOR_C.Target=target_limit_float(MOTOR_C.Target,-amplitude,amplitude); // MOTOR_D.Target=0; //Out of use //没有使用到 // } // // //Ackermann structure car // //阿克曼小车 // else if (Car_Mode==Akm_Car) // { // //Ackerman car specific related variables //阿克曼小车专用相关变量 // float R, Ratio=636.56, AngleR, Angle_Servo; // // // For Ackerman small car, Vz represents the front wheel steering Angle // //对于阿克曼小车Vz代表右前轮转向角度 // AngleR=Vz; // R=Axle_spacing/tan(AngleR)-0.5f*Wheel_spacing; // // // Front wheel steering Angle limit (front wheel steering Angle controlled by steering engine), unit: rad // //前轮转向角度限幅(舵机控制前轮转向角度),单位:rad // AngleR=target_limit_float(AngleR,-0.49f,0.32f); // // //Inverse kinematics //运动学逆解 // if(AngleR!=0) // { // MOTOR_A.Target = Vx*(R-0.5f*Wheel_spacing)/R; // MOTOR_B.Target = Vx*(R+0.5f*Wheel_spacing)/R; // } // else // { // MOTOR_A.Target = Vx; // MOTOR_B.Target = Vx; // } // // The PWM value of the servo controls the steering Angle of the front wheel // //舵机PWM值,舵机控制前轮转向角度 // //Angle_Servo = -0.628f*pow(AngleR, 3) + 1.269f*pow(AngleR, 2) - 1.772f*AngleR + 1.573f; // Angle_Servo = -0.628f*pow(AngleR, 3) + 1.269f*pow(AngleR, 2) - 1.772f*AngleR + 1.755f; // Servo=SERVO_INIT + (Angle_Servo - 1.755f)*Ratio; // // //Wheel (motor) target speed limit //车轮(电机)目标速度限幅 // MOTOR_A.Target=target_limit_float(MOTOR_A.Target,-amplitude,amplitude); // MOTOR_B.Target=target_limit_float(MOTOR_B.Target,-amplitude,amplitude); // MOTOR_C.Target=0; //Out of use //没有使用到 // MOTOR_D.Target=0; //Out of use //没有使用到 // Servo=target_limit_int(Servo,800,2200); //Servo PWM value limit //舵机PWM值限幅 // } // // //Differential car // //差速小车 // else if (Car_Mode==Diff_Car) // { //Inverse kinematics //运动学逆解 MOTOR_A.Target = Vx - Vz * Wheel_spacing / 2.0f; //计算出左轮的目标速度 MOTOR_B.Target = Vx + Vz * Wheel_spacing / 2.0f; //计算出右轮的目标速度 //Wheel (motor) target speed limit //车轮(电机)目标速度限幅 MOTOR_A.Target=target_limit_float( MOTOR_A.Target,-amplitude,amplitude); MOTOR_B.Target=target_limit_float( MOTOR_B.Target,-amplitude,amplitude); MOTOR_C.Target=0; //Out of use //没有使用到 MOTOR_D.Target=0; //Out of use //没有使用到 // } // // //FourWheel car // //四驱车 // else if(Car_Mode==FourWheel_Car) // { // //Inverse kinematics //运动学逆解 // MOTOR_A.Target = Vx - Vz * (Wheel_spacing + Axle_spacing) / 2.0f; //计算出左轮的目标速度 // MOTOR_B.Target = Vx - Vz * (Wheel_spacing + Axle_spacing) / 2.0f; //计算出左轮的目标速度 // MOTOR_C.Target = Vx + Vz * (Wheel_spacing + Axle_spacing) / 2.0f; //计算出右轮的目标速度 // MOTOR_D.Target = Vx + Vz * (Wheel_spacing + Axle_spacing) / 2.0f; //计算出右轮的目标速度 // // //Wheel (motor) target speed limit //车轮(电机)目标速度限幅 // MOTOR_A.Target=target_limit_float( MOTOR_A.Target,-amplitude,amplitude); // MOTOR_B.Target=target_limit_float( MOTOR_B.Target,-amplitude,amplitude); // MOTOR_C.Target=target_limit_float( MOTOR_C.Target,-amplitude,amplitude); // MOTOR_D.Target=target_limit_float( MOTOR_D.Target,-amplitude,amplitude); // } // // //Tank Car // //履带车 // else if (Car_Mode==Tank_Car) // { // //Inverse kinematics //运动学逆解 // MOTOR_A.Target = Vx - Vz * (Wheel_spacing) / 2.0f; //计算出左轮的目标速度 // MOTOR_B.Target = Vx + Vz * (Wheel_spacing) / 2.0f; //计算出右轮的目标速度 // // //Wheel (motor) target speed limit //车轮(电机)目标速度限幅 // MOTOR_A.Target=target_limit_float( MOTOR_A.Target,-amplitude,amplitude); // MOTOR_B.Target=target_limit_float( MOTOR_B.Target,-amplitude,amplitude); // MOTOR_C.Target=0; //Out of use //没有使用到 // MOTOR_D.Target=0; //Out of use //没有使用到 // } } /************************************************************************** Function: FreerTOS task, core motion control task Input : none Output : none 函数功能:FreeRTOS任务,核心运动控制任务 入口参数:无 返回 值:无 **************************************************************************/ void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) { static u8 Count_CCD = 0; //调节CCD控制频率 static u8 last_mode = 0; if(htim->Instance==TIM12) { // //TIM12->SR &= ~(0x01); // //Time count is no longer needed after 30 seconds // //时间计数,30秒后不再需要 // if(Time_count<3000)Time_count++; // //Get the encoder data, that is, the real time wheel speed, // //and convert to transposition international units // //获取编码器数据,即车轮实时速度,并转换位国际单位 // Get_Velocity_Form_Encoder(); //// if(++Lidar_flag_count==10) Lidar_Success_Receive_flag=0,Lidar_flag_count=0,RC_Lidar_Avoid_FLAG=RC_Avoid_OFF; //100ms清零雷达接收到数据标志位 //// switch(User_Key_Scan()) //// { //// case 1: //单击用来切换模式 //// Mode++; //// if(Mode == ELE_Line_Patrol_Mode) //// { //// ELE_ADC_Init(); //初始化电磁巡线模式 //// } ////// //// else if(Mode == CCD_Line_Patrol_Mode) //CCD巡线模式 //// { //// CCD_Init(); //CCD初始化,CCD模块和电磁巡线模块共用一个接口,两个不能同时使用 //// } //// else if(Mode > 6) //5种模式循环切换 //// { //// Mode = 0; //// } //// break; //// case 2: //电磁巡线状态时,双击可以打开/关闭雷达检测障碍物,默认打开 //// if(Mode == ELE_Line_Patrol_Mode) //电磁巡线控制模式下 //// { //// Lidar_Detect = !Lidar_Detect; //// if(Lidar_Detect == Lidar_Detect_OFF) //// memset(Dataprocess,0, sizeof(PointDataProcessDef)*225); //用于雷达检测障碍物的数组清零 //// }else if(Mode == APP_Control_Mode||Mode ==PS2_Control_Mode){ //// RC_Lidar_Avoid_FLAG=!RC_Lidar_Avoid_FLAG; //// if(RC_Lidar_Avoid_FLAG == RC_Avoid_OFF) //// memset(Dataprocess,0, sizeof(PointDataProcessDef)*225); //用于雷达检测障碍物的数组清零 //// } //// break; //// } //// if(last_mode != Mode) //每次切换模式需要刷新屏幕 //// { //// last_mode++; //// OLED_Clear(); //// if(last_mode>6) //// last_mode = 0; //// } //// //// if(Mode != ELE_Line_Patrol_Mode) //// Buzzer_Alarm(0); //// if(Mode == APP_Control_Mode) Get_RC(); //Handle the APP remote commands //处理APP遥控命令 //// else if(Mode == PS2_Control_Mode) PS2_Control(); //Handle PS2 controller commands //处理PS2手柄控制命令 //// else if(Mode == Lidar_Avoid_Mode) Lidar_Avoid(); //Avoid Mode //避障模式 //// else if(Mode == Lidar_Follow_Mode) Lidar_Follow(); //Follow Mode //跟随模式 //// else if(Mode == Lidar_Along_Mode) Lidar_along_wall(); //Along Mode //走直线模式 //// else if(Mode == ELE_Line_Patrol_Mode) //// { //// //// //// Get_RC_ELE(); //ELE模式 ////// delay1_ms(2); //// } //// else //CCD模式 //// { //// if(++Count_CCD == 2) //调节控制频率,4*5 = 20ms控制一次 //// { //// Count_CCD = 0; //// //// Get_RC_CCD(); //// } //// else if(Count_CCD>2) //// Count_CCD = 0; //// } // // // IRDM_line_inspection_V2(); // Drive_Motor(Move_X,Move_Y,Move_Z); // // // //If there is no abnormity in the battery voltage, and the enable switch is in the ON position, // //and the software failure flag is 0 // //如果电池电压不存在异常,而且使能开关在ON档位,而且软件失能标志位为0 // if(Turn_Off(Voltage)==0) // { // //Speed closed-loop control to calculate the PWM value of each motor, // //PWM represents the actual wheel speed // //速度闭环控制计算各电机PWM值,PWM代表车轮实际转速 // MOTOR_A.Motor_Pwm=Incremental_PI_A(MOTOR_A.Encoder, MOTOR_A.Target); // MOTOR_B.Motor_Pwm=Incremental_PI_B(MOTOR_B.Encoder, MOTOR_B.Target); // MOTOR_C.Motor_Pwm=Incremental_PI_C(MOTOR_C.Encoder, MOTOR_C.Target); // MOTOR_D.Motor_Pwm=Incremental_PI_D(MOTOR_D.Encoder, MOTOR_D.Target); // Limit_Pwm(16500) ; // //Set different PWM control polarity according to different car models // //根据不同小车型号设置不同的PWM控制极性 // switch(Car_Mode) // { // case Mec_Car: Set_Pwm(-MOTOR_A.Motor_Pwm, -MOTOR_B.Motor_Pwm, MOTOR_C.Motor_Pwm, MOTOR_D.Motor_Pwm, 0 ); break; //Mecanum wheel car //麦克纳姆轮小车 // case Omni_Car: Set_Pwm( MOTOR_A.Motor_Pwm, MOTOR_B.Motor_Pwm, MOTOR_C.Motor_Pwm, MOTOR_D.Motor_Pwm, 0 ); break; //Omni car //全向轮小车 // case Akm_Car: Set_Pwm(-MOTOR_A.Motor_Pwm, MOTOR_B.Motor_Pwm, MOTOR_C.Motor_Pwm, MOTOR_D.Motor_Pwm, Servo); break; //Ackermann structure car //阿克曼小车 // case Diff_Car: Set_Pwm(-MOTOR_A.Motor_Pwm, MOTOR_B.Motor_Pwm, MOTOR_C.Motor_Pwm, MOTOR_D.Motor_Pwm, 0 ); break; //Differential car //两轮差速小车 // case FourWheel_Car: Set_Pwm(-MOTOR_A.Motor_Pwm, -MOTOR_B.Motor_Pwm, MOTOR_C.Motor_Pwm, MOTOR_D.Motor_Pwm, 0 ); break; //FourWheel car //四驱车 // case Tank_Car: Set_Pwm(-MOTOR_A.Motor_Pwm, MOTOR_B.Motor_Pwm, MOTOR_C.Motor_Pwm, MOTOR_D.Motor_Pwm, 0 ); break; //Tank Car //履带车 // } // } // //If Turn_Off(Voltage) returns to 1, the car is not allowed to move, and the PWM value is set to 0 // //如果Turn_Off(Voltage)返回值为1,不允许控制小车进行运动,PWM值设置为0 // else Set_Pwm(0,0,0,0,0); //----------------云台移植测试-------------------// Xianfu_Pwm(); Velocity1=Position_PID_1(Position1,Target1); //舵机PID控制,可以根据目标位置进行速度调整,离目标位置越远速度越快 Velocity2=Position_PID_2(Position2,Target2); //舵机PID控制,可以根据目标位置进行速度调整,离目标位置越远速度越快 Xianfu_Velocity(); Set_Pwm_PTZ(Velocity1,Velocity2); //赋值给PWM寄存器 } } /************************************************************************** Function: Assign a value to the PWM register to control wheel speed and direction Input : PWM Output : none 函数功能:赋值给PWM寄存器,控制车轮转速与方向 入口参数:PWM 返回 值:无 **************************************************************************/ void Set_Pwm(int motor_a,int motor_b,int motor_c,int motor_d,int servo) { if(motor_a<0) PWMA2=16800,PWMA1=16800+motor_a; else PWMA1=16800,PWMA2=16800-motor_a; if(motor_b<0) PWMB1=16800,PWMB2=16800+motor_b; else PWMB2=16800,PWMB1=16800-motor_b; if(motor_c<0) PWMC1=16800,PWMC2=16800+motor_c; else PWMC2=16800,PWMC1=16800-motor_c; if(motor_d<0) PWMD2=16800,PWMD1=16800+motor_d; else PWMD1=16800,PWMD2=16800-motor_d; //Servo control //舵机控制 Servo_PWM = servo; } /************************************************************************** Function: Limit PWM value Input : Value Output : none 函数功能:限制PWM值 入口参数:幅值 返回 值:无 **************************************************************************/ void Limit_Pwm(int amplitude) { MOTOR_A.Motor_Pwm=target_limit_float(MOTOR_A.Motor_Pwm,-amplitude,amplitude); MOTOR_B.Motor_Pwm=target_limit_float(MOTOR_B.Motor_Pwm,-amplitude,amplitude); MOTOR_C.Motor_Pwm=target_limit_float(MOTOR_C.Motor_Pwm,-amplitude,amplitude); MOTOR_D.Motor_Pwm=target_limit_float(MOTOR_D.Motor_Pwm,-amplitude,amplitude); } /************************************************************************** Function: Limiting function Input : Value Output : none 函数功能:限幅函数 入口参数:幅值 返回 值:无 **************************************************************************/ float target_limit_float(float insert,float low,float high) { if (insert < low) return low; else if (insert > high) return high; else return insert; } int target_limit_int(int insert,int low,int high) { if (insert < low) return low; else if (insert > high) return high; else return insert; } /************************************************************************** Function: Check the battery voltage, enable switch status, software failure flag status Input : Voltage Output : Whether control is allowed, 1: not allowed, 0 allowed 函数功能:检查电池电压、使能开关状态、软件失能标志位状态 入口参数:电压 返回 值:是否允许控制,1:不允许,0允许 **************************************************************************/ u8 Turn_Off( int voltage) { u8 temp; if(voltage<10||EN==0||Flag_Stop==1) { temp=1; } else temp=0; return temp; } /************************************************************************** Function: Calculate absolute value Input : long int Output : unsigned int 函数功能:求绝对值 入口参数:long int 返回 值:unsigned int **************************************************************************/ u32 myabs(long int a) { u32 temp; if(a<0) temp=-a; else temp=a; return temp; } /************************************************************************** Function: Incremental PI controller Input : Encoder measured value (actual speed), target speed Output : Motor PWM According to the incremental discrete PID formula pwm+=Kp[e(k)-e(k-1)]+Ki*e(k)+Kd[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)] e(k) represents the current deviation e(k-1) is the last deviation and so on PWM stands for incremental output In our speed control closed loop system, only PI control is used pwm+=Kp[e(k)-e(k-1)]+Ki*e(k) 函数功能:增量式PI控制器 入口参数:编码器测量值(实际速度),目标速度 返回 值:电机PWM 根据增量式离散PID公式 pwm+=Kp[e(k)-e(k-1)]+Ki*e(k)+Kd[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)] e(k)代表本次偏差 e(k-1)代表上一次的偏差 以此类推 pwm代表增量输出 在我们的速度控制闭环系统里面,只使用PI控制 pwm+=Kp[e(k)-e(k-1)]+Ki*e(k) **************************************************************************/ int Incremental_PI_A (float Encoder,float Target) { static float Bias,Pwm,Last_bias; Bias=Target-Encoder; //Calculate the deviation //计算偏差 Pwm+=Velocity_KP*(Bias-Last_bias)+Velocity_KI*Bias; if(Pwm>16800)Pwm=16800; if(Pwm<-16800)Pwm=-16800; Last_bias=Bias; //Save the last deviation //保存上一次偏差 return Pwm; } int Incremental_PI_B (float Encoder,float Target) { static float Bias,Pwm,Last_bias; Bias=Target-Encoder; //Calculate the deviation //计算偏差 Pwm+=Velocity_KP*(Bias-Last_bias)+Velocity_KI*Bias; if(Pwm>16800)Pwm=16800; if(Pwm<-16800)Pwm=-16800; Last_bias=Bias; //Save the last deviation //保存上一次偏差 return Pwm; } int Incremental_PI_C (float Encoder,float Target) { static float Bias,Pwm,Last_bias; Bias=Target-Encoder; //Calculate the deviation //计算偏差 Pwm+=Velocity_KP*(Bias-Last_bias)+Velocity_KI*Bias; if(Pwm>16800)Pwm=16800; if(Pwm<-16800)Pwm=-16800; Last_bias=Bias; //Save the last deviation //保存上一次偏差 return Pwm; } int Incremental_PI_D (float Encoder,float Target) { static float Bias,Pwm,Last_bias; Bias=Target-Encoder; //Calculate the deviation //计算偏差 Pwm+=Velocity_KP*(Bias-Last_bias)+Velocity_KI*Bias; if(Pwm>16800)Pwm=16800; if(Pwm<-16800)Pwm=-16800; Last_bias=Bias; //Save the last deviation //保存上一次偏差 return Pwm; } /************************************************************************** Function: Processes the command sent by APP through usart 2 Input : none Output : none 函数功能:对APP通过串口2发送过来的命令进行处理 入口参数:无 返回 值:无 **************************************************************************/ void Get_RC(void) { u8 Flag_Move=1; if(Car_Mode==Mec_Car||Car_Mode==Omni_Car) //The omnidirectional wheel moving trolley can move laterally //全向轮运动小车可以进行横向移动 { switch(Flag_Direction) //Handle direction control commands //处理方向控制命令 { case 1: Move_X=RC_Velocity; Move_Y=0; Flag_Move=1; break; case 2: Move_X=RC_Velocity; Move_Y=-RC_Velocity; Flag_Move=1; break; case 3: Move_X=0; Move_Y=-RC_Velocity; Flag_Move=1; break; case 4: Move_X=-RC_Velocity; Move_Y=-RC_Velocity; Flag_Move=1; break; case 5: Move_X=-RC_Velocity; Move_Y=0; Flag_Move=1; break; case 6: Move_X=-RC_Velocity; Move_Y=RC_Velocity; Flag_Move=1; break; case 7: Move_X=0; Move_Y=RC_Velocity; Flag_Move=1; break; case 8: Move_X=RC_Velocity; Move_Y=RC_Velocity; Flag_Move=1; break; default: Move_X=0; Move_Y=0; Flag_Move=0; break; } if(Flag_Move==0) { //If no direction control instruction is available, check the steering control status //如果无方向控制指令,检查转向控制状态 if (Flag_Left ==1) Move_Z= PI/2*(RC_Velocity/500); //left rotation //左自转 else if(Flag_Right==1) Move_Z=-PI/2*(RC_Velocity/500); //right rotation //右自转 else Move_Z=0; //stop //停止 } } else //Non-omnidirectional moving trolley //非全向移动小车 { switch(Flag_Direction) //Handle direction control commands //处理方向控制命令 { case 1: Move_X=+RC_Velocity; Move_Z=0; break; case 2: Move_X=+RC_Velocity; Move_Z=-PI/2; break; case 3: Move_X=0; Move_Z=-PI/2; break; case 4: Move_X=-RC_Velocity; Move_Z=-PI/2; break; case 5: Move_X=-RC_Velocity; Move_Z=0; break; case 6: Move_X=-RC_Velocity; Move_Z=+PI/2; break; case 7: Move_X=0; Move_Z=+PI/2; break; case 8: Move_X=+RC_Velocity; Move_Z=+PI/2; break; default: Move_X=0; Move_Z=0; break; } if (Flag_Left ==1) Move_Z= PI/2; //left rotation //左自转 else if(Flag_Right==1) Move_Z=-PI/2; //right rotation //右自转 } //Z-axis data conversion //Z轴数据转化 if(Car_Mode==Akm_Car) { //Ackermann structure car is converted to the front wheel steering Angle system target value, and kinematics analysis is pearformed //阿克曼结构小车转换为前轮转向角度 Move_Z=Move_Z*2/9; } else if(Car_Mode==Diff_Car||Car_Mode==Tank_Car||Car_Mode==FourWheel_Car) { if(Move_X<0) Move_Z=-Move_Z; //The differential control principle series requires this treatment //差速控制原理系列需要此处理 Move_Z=Move_Z*RC_Velocity/500; } //Unit conversion, mm/s -> m/s //单位转换,mm/s -> m/s Move_X=Move_X/1000; Move_Y=Move_Y/1000; Move_Z=Move_Z; //Control target value is obtained and kinematics analysis is performed //得到控制目标值,进行运动学分析 Drive_Motor(Move_X,Move_Y,Move_Z); } /************************************************************************** Function: Read the encoder value and calculate the wheel speed, unit m/s Input : none Output : none 函数功能:读取编码器数值并计算车轮速度,单位m/s 入口参数:无 返回 值:无 **************************************************************************/ void Get_Velocity_Form_Encoder(void) { //Retrieves the original data of the encoder //获取编码器的原始数据 float Encoder_A_pr,Encoder_B_pr,Encoder_C_pr,Encoder_D_pr; OriginalEncoder.A=Read_Encoder(2); OriginalEncoder.B=Read_Encoder(3); OriginalEncoder.C=Read_Encoder(4); OriginalEncoder.D=Read_Encoder(5); //Decide the encoder numerical polarity according to different car models //根据不同小车型号决定编码器数值极性 switch(Car_Mode) { case Mec_Car: Encoder_A_pr=OriginalEncoder.A; Encoder_B_pr=OriginalEncoder.B; Encoder_C_pr= -OriginalEncoder.C; Encoder_D_pr= -OriginalEncoder.D; break; case Omni_Car: Encoder_A_pr=-OriginalEncoder.A; Encoder_B_pr=-OriginalEncoder.B; Encoder_C_pr= -OriginalEncoder.C; Encoder_D_pr= OriginalEncoder.D; break; case Akm_Car: Encoder_A_pr=OriginalEncoder.A; Encoder_B_pr=-OriginalEncoder.B; Encoder_C_pr= OriginalEncoder.C; Encoder_D_pr= OriginalEncoder.D; break; case Diff_Car: Encoder_A_pr=OriginalEncoder.A; Encoder_B_pr=-OriginalEncoder.B; Encoder_C_pr= OriginalEncoder.C; Encoder_D_pr= OriginalEncoder.D; break; case FourWheel_Car: Encoder_A_pr=OriginalEncoder.A; Encoder_B_pr=OriginalEncoder.B; Encoder_C_pr= -OriginalEncoder.C; Encoder_D_pr= -OriginalEncoder.D; break; case Tank_Car: Encoder_A_pr=OriginalEncoder.A; Encoder_B_pr= -OriginalEncoder.B; Encoder_C_pr= OriginalEncoder.C; Encoder_D_pr= OriginalEncoder.D; break; } //The encoder converts the raw data to wheel speed in m/s //编码器原始数据转换为车轮速度,单位m/s MOTOR_A.Encoder= Encoder_A_pr*CONTROL_FREQUENCY*Wheel_perimeter/Encoder_precision; MOTOR_B.Encoder= Encoder_B_pr*CONTROL_FREQUENCY*Wheel_perimeter/Encoder_precision; MOTOR_C.Encoder= Encoder_C_pr*CONTROL_FREQUENCY*Wheel_perimeter/Encoder_precision; MOTOR_D.Encoder= Encoder_D_pr*CONTROL_FREQUENCY*Wheel_perimeter/Encoder_precision; } /************************************************************************** Function: Smoothing the three axis target velocity Input : Three-axis target velocity Output : none 函数功能:对三轴目标速度做平滑处理 入口参数:三轴目标速度 返回 值:无 **************************************************************************/ void Smooth_control(float vx,float vy,float vz) { float step=0.05; if (vx>0) smooth_control.VX+=step; else if(vx<0) smooth_control.VX-=step; else if(vx==0) smooth_control.VX=smooth_control.VX*0.9f; if (vy>0) smooth_control.VY+=step; else if(vy<0) smooth_control.VY-=step; else if(vy==0) smooth_control.VY=smooth_control.VY*0.9f; if (vz>0) smooth_control.VZ+=step; else if(vz<0) smooth_control.VZ-=step; else if(vz==0) smooth_control.VZ=smooth_control.VZ*0.9f; smooth_control.VX=target_limit_float(smooth_control.VX,-float_abs(vx),float_abs(vx)); smooth_control.VY=target_limit_float(smooth_control.VY,-float_abs(vy),float_abs(vy)); smooth_control.VZ=target_limit_float(smooth_control.VZ,-float_abs(vz),float_abs(vz)); } /************************************************************************** Function: Floating-point data calculates the absolute value Input : float Output : The absolute value of the input number 函数功能:浮点型数据计算绝对值 入口参数:浮点数 返回 值:输入数的绝对值 **************************************************************************/ float float_abs(float insert) { if(insert>=0) return insert; else return -insert; } /************************************************************************** Function: PS2_Control Input : none Output : none 函数功能:PS2手柄控制 入口参数: 无 返回 值:无 **************************************************************************/ void PS2_Control(void) { int LY,RX,LX; //手柄ADC的值 int Threshold=20; //阈值,忽略摇杆小幅度动作 static float Key1_Count = 0,Key2_Count = 0; //用于控制读取摇杆的速度 //转化为128到-128的数值 LY=-(PS2_LY-128);//左边Y轴控制前进后退 RX=-(PS2_RX-128);//右边X轴控制转向 LX=-(PS2_LX-128);//左边X轴控制转向,麦轮和全向小车专用 if(LY>-Threshold&&LY<Threshold) LY=0; if(RX>-Threshold&&RX<Threshold) RX=0; //忽略摇杆小幅度动作 if(LX>-Threshold&&LX<Threshold) LX=0; if(Strat) //按下start键才可以控制小车 { if (PS2_KEY == PSB_L1) //按下左1键加速(按键在顶上) { if((++Key1_Count) == 20) //调节按键反应速度 { PS2_KEY = 0; Key1_Count = 0; if((PS2_Velocity += X_Step)>MAX_RC_Velocity) //前进最大速度1230 PS2_Velocity = MAX_RC_Velocity; if(Car_Mode != Akm_Car) //非阿克曼车可调节转向速度 { if((PS2_Turn_Velocity += Z_Step)>MAX_RC_Turn_Bias) //转向最大速度325 PS2_Turn_Velocity = MAX_RC_Turn_Bias; } } } else if(PS2_KEY == PSB_R1) //按下右1键减速 { if((++Key2_Count) == 15) { PS2_KEY = 0; Key2_Count = 0; if((PS2_Velocity -= X_Step)<MINI_RC_Velocity) //前后最小速度110 PS2_Velocity = MINI_RC_Velocity; if(Car_Mode != Akm_Car) //非阿克曼车可调节转向速度 { if((PS2_Turn_Velocity -= Z_Step)<MINI_RC_Turn_Velocity)//转向最小速度45 PS2_Turn_Velocity = MINI_RC_Turn_Velocity; } } } else Key2_Count = 0,Key2_Count = 0; //读取到其他按键重新计数 Move_X = (PS2_Velocity/128)*LY; //速度控制,力度表示速度大小 if(Car_Mode == Mec_Car || Car_Mode == Omni_Car) { Move_Y = LX*PS2_Velocity/128; } else { Move_Y = 0; } if(Car_Mode == Akm_Car) //阿克曼车转向控制,力度表示转向角度 Move_Z = RX*(PI/2)/128*2/9; else //其他车型转向控制 { //if(Move_X>=0) Move_Z = (PS2_Turn_Velocity/128)*RX; //转向控制,力度表示转向速度 // else // Move_Z = -(PS2_Turn_Velocity/128)*RX; } } else { Move_X = 0; Move_Y = 0; Move_Z = 0; } Drive_Motor(Move_X,Move_Y,Move_Z); } /************************************************************************** 函数功能:CCD巡线,采集3个电感的数据并提取中线 入口参数:无 返回 值:无 **************************************************************************/ void Get_RC_CCD(void) { static float Bias,Last_Bias; float move_z=0; Move_X=RC_Velocity_CCD; //CCD巡线模式线速度 Bias=CCD_Median-64; //提取偏差,64为巡线的中心点 if(Car_Mode == Omni_Car) move_z=-Bias*Omni_Car_CCD_KP*0.1f-(Bias-Last_Bias)*Omni_Car_CCD_KI*0.1f; //PD控制,原理就是使得小车保持靠近巡线的中心点 else if(Car_Mode == Tank_Car) move_z=-Bias*Tank_Car_CCD_KP*0.1f-(Bias-Last_Bias)*Tank_Car_CCD_KI*0.1f; else move_z=-Bias*CCD_KP*0.1f-(Bias-Last_Bias)*CCD_KI*0.1f; Last_Bias=Bias; //保存上一次的偏差 if(Car_Mode==Mec_Car) { Move_Z=move_z*RC_Velocity_CCD/50000; //差速控制原理需要经过此处处理 } else if(Car_Mode==Omni_Car) { Move_Z=move_z*RC_Velocity_CCD/21000; //差速控制原理需要经过此处处理 } else if(Car_Mode==Akm_Car) { Move_Z=move_z/450; //差速控制原理需要经过此处处理 } else if(Car_Mode==Diff_Car) { if(Move_X<0) move_z=-move_z; Move_Z=move_z*RC_Velocity_CCD/67000; //差速控制原理需要经过此处处理 } else if(Car_Mode==Tank_Car) { if(Move_X<0) move_z=-move_z; Move_Z=move_z*RC_Velocity_CCD/50000; //差速控制原理需要经过此处处理 } else if(Car_Mode==FourWheel_Car) { if(Move_X<0) move_z=-move_z; Move_Z=move_z*RC_Velocity_CCD/20100; //差速控制原理需要经过此处处理 } //Z-axis data conversion //Z轴数据转化 //Unit conversion, mm/s -> m/s //单位转换,mm/s -> m/s Move_X=Move_X/1000; Move_Z=Move_Z; Move_Y=0; //Control target value is obtained and kinematics analysis is performed //得到控制目标值,进行运动学分析 Drive_Motor(Move_X,Move_Y,Move_Z); } /************************************************************************** 函数功能:电磁巡线,采集3个电感的数据并提取中线 入口参数:无 返回 值:无 **************************************************************************/ void Get_RC_ELE(void) { static float Bias,Last_Bias; float move_z=0; if(Detect_Barrier() == No_Barrier) { Move_X=RC_Velocity_ELE; //电磁巡线模式的速度 Bias=100-Sensor; //提取偏差 if(Car_Mode == Omni_Car) move_z=-Bias* Omni_Car_ELE_KP*0.08f-(Bias-Last_Bias)* Omni_Car_ELE_KI*0.05f; else if(Car_Mode == Tank_Car) move_z=-Bias*Tank_Car_ELE_KP*0.1f-(Bias-Last_Bias)*Tank_Car_ELE_KI*0.1f; else move_z=-Bias* ELE_KP*0.08f-(Bias-Last_Bias)* ELE_KI*0.05f; Last_Bias=Bias; Buzzer_Alarm(0); if(Car_Mode==Mec_Car) { Move_Z=move_z*RC_Velocity_ELE/50000; //差速控制原理需要经过此处处理 } else if(Car_Mode==Omni_Car) { Move_Z=move_z*RC_Velocity_ELE/10800; //差速控制原理需要经过此处处理 } else if(Car_Mode==Diff_Car) { if(Move_X<0) move_z=-move_z; Move_Z=move_z*RC_Velocity_ELE/45000; //差速控制原理需要经过此处处理 } else if(Car_Mode==Tank_Car) { if(Move_X<0) move_z=-move_z; Move_Z=move_z*RC_Velocity_ELE/28000; //差速控制原理需要经过此处处理 } else if(Car_Mode==FourWheel_Car) { if(Move_X<0) move_z=-move_z; Move_Z=move_z*RC_Velocity_ELE/20100; //差速控制原理需要经过此处处理 } else if(Car_Mode==Akm_Car) { Move_Z=move_z/450; //差速控制原理需要经过此处处理 } } else //有障碍物 { Buzzer_Alarm(100); //当电机使能的时候,有障碍物则蜂鸣器报警 Move_X = 0; Move_Z = 0; Move_Y = 0; } //Z-axis data conversion //Z轴数据转化 //Unit conversion, mm/s -> m/s //单位转换,mm/s -> m/s Move_X=Move_X/1000; Move_Z=Move_Z; Move_Y=0; //Control target value is obtained and kinematics analysis is performed //得到控制目标值,进行运动学分析 Drive_Motor(Move_X,Move_Y,Move_Z); } /************************************************************************** 函数功能:检测前方是否有障碍物 入口参数:无 返回 值:无 **************************************************************************/ u8 Detect_Barrier(void) { u16 i; u16 point_count = 0; if(Lidar_Detect == Lidar_Detect_ON) { for(i=0;i<1152;i++) //检测是否有障碍物 { if((Dataprocess[i].angle>300)||(Dataprocess[i].angle<60)) { if(0<Dataprocess[i].distance&&Dataprocess[i].distance<700)//700mm内是否有障碍物 point_count++; } } if(point_count > 0)//有障碍物 return Barrier_Detected; else return No_Barrier; } else return No_Barrier; } /************************************************************************** 函数功能:小车避障模式 入口参数:无 返回 值:无 **************************************************************************/ void Lidar_Avoid(void) { u16 i = 0; u8 calculation_angle_cnt = 0; //用于判断225个点中需要做避障的点 float angle_sum = 0; //粗略计算障碍物位于左或者右 u8 distance_count = 0; //距离小于某值的计数 for(i=0;i<1152;i++) //遍历120度范围内的距离数据,共120个点左右的数据 { if((Dataprocess[i].angle>300)||(Dataprocess[i].angle<60)) //避障角度在300-60之间 { if((0<Dataprocess[i].distance)&&(Dataprocess[i].distance<Avoid_Distance)) //距离小于450mm需要避障,只需要120度范围内点 { calculation_angle_cnt++; //计算距离小于避障距离的点个数 if(Dataprocess[i].angle<60) angle_sum += Dataprocess[i].angle; else if(Dataprocess[i].angle>300) angle_sum += (Dataprocess[i].angle-360); //300度到60度转化为-60度到60度 if(Dataprocess[i].distance<Avoid_Min_Distance) //记录小于200mm的点的计数 distance_count++; } } } Move_X = forward_velocity; if(calculation_angle_cnt == 0)//不需要避障 { Move_Z = 0; } else //当距离小于200mm,小车往后退 { if(distance_count>8) { Move_X = -forward_velocity; Move_Z = 0; } else { Move_X = 0; if(angle_sum > 0)//障碍物偏右 { if(Car_Mode == Mec_Car) //麦轮转弯需要把前进速度降低 Move_X = 0; else //其他车型保持原有车速 Move_X = forward_velocity; if(Car_Mode == Akm_Car) Move_Z = PI/4; else if(Car_Mode == Omni_Car) Move_Z=corner_velocity; else Move_Z=other_corner_velocity;//左转 } else //偏左 { if(Car_Mode == Mec_Car) Move_X = 0; else Move_X = forward_velocity; if(Car_Mode == Akm_Car) Move_Z = -PI/4; else if(Car_Mode == Omni_Car) Move_Z=-corner_velocity;//右转 else Move_Z=-other_corner_velocity; } } } Drive_Motor(Move_X,Move_Y,Move_Z); } /************************************************************************** 函数功能:小车跟随模式 入口参数:无 返回 值:无 **************************************************************************/ void Lidar_Follow(void) { static u16 cnt = 0; int i; int calculation_angle_cnt = 0; static float angle = 0; //避障的角度 static float last_angle = 0; // u16 mini_distance = 65535; static u8 data_count = 0; //用于滤除一写噪点的计数变量 //需要找出跟随的那个点的角度 for(i = 0; i < 1152; i++) { if((0<Dataprocess[i].distance)&&(Dataprocess[i].distance<Follow_Distance)) { calculation_angle_cnt++; if(Dataprocess[i].distance<mini_distance) { mini_distance = Dataprocess[i].distance; angle = Dataprocess[i].angle; } } } if(angle > 180) //0--360度转换成0--180;-180--0(顺时针) angle -= 360; if((angle-last_angle > 10)||(angle-last_angle < -10)) //做一定消抖,波动大于10度的需要做判断 { if(++data_count > 30) //连续30次采集到的值(300ms后)和上次的比大于10度,此时才是认为是有效值 { data_count = 0; last_angle = angle; } } else //波动小于10度的可以直接认为是有效值 { if(++data_count > 10) //连续10次采集到的值(100ms后),此时才是认为是有效值 { data_count = 0; last_angle = angle; } } if(calculation_angle_cnt < 8) //跟随距离小于8且当cnt>40的时候,认为在1600内没有跟随目标 { if(cnt < 40) cnt++; if(cnt >= 40) { Move_X = 0; Move_Z = 0; } } else { cnt = 0; if(Move_X > 0.06f || Move_X < -0.06f) //当Move_X有速度时,转向PID开始调整 { if(mini_distance < 700 && (last_angle > 60 || last_angle < -60)) { Move_Z = -0.0098f*last_angle; //当距离偏小且角度差距过大直接快速转向 } else { Move_Z = -Follow_Turn_PID(last_angle,0); //转向PID,车头永远对着跟随物品 } } else { Move_Z = 0; } if(angle>150 || angle<-150) //如果小车在后方60°需要反方向运动以及快速转弯 { Move_X = -Distance_Adjust_PID(mini_distance, Keep_Follow_Distance); Move_Z = -0.0098f*last_angle; } else { Move_X = Distance_Adjust_PID(mini_distance, Keep_Follow_Distance); //保持距离保持在500mm } Move_X = target_limit_float(Move_X,-amplitude_limiting,amplitude_limiting); //对前进速度限幅 } Drive_Motor(Move_X,Move_Y,Move_Z); } /************************************************************************** 函数功能:小车走直线模式 入口参数:无 返回 值:无 **************************************************************************/ void Lidar_along_wall(void) { static int determine; static u32 target_distance=0; u32 distance; u8 data_count = 0; //用于滤除一写噪点的计数变量 Move_X = forward_velocity; //初始速度 for(int j=0;j<1152;j++) //225 { if(Dataprocess[j].angle>268 && Dataprocess[j].angle<272) //取雷达的4度的点 { if(determine300||Dataprocess[i].angle<60) {//车前避障角度 300°-60° if(0<Dataprocess[i].distance&&Dataprocess[i].distance<avoid_distance) { avoid_point_count++;//需要避障的点数 if(Dataprocess[i].angle<60) { right_angle_sum+=Dataprocess[i].angle; } else if(Dataprocess[i].angle>300) { left_angle_sum+=(Dataprocess[i].angle-360);//300°到359°转化为-60°到-1° } if(Dataprocess[i].distance<Avoid_Min_Distance) {//小于最小避障距离 mini_distance_count++; } } } } if(*Vx>0&&avoid_point_count>8){//需要避障 if(mini_distance_count>=8)//距离小于最小转弯距离要求 { *Vx=*Vx*-0.75f;//后退 *Vz=0; } else { if(right_angle_sum+left_angle_sum>0) {//往左避让 *Vx=*Vx*0.5f;//避障的X轴速度是前进速度的一半 if(Car_Mode==Akm_Car){ *Vz=(PI/2)*4/9; }else{ *Vz=1; } }else{//往右避让 *Vx=*Vx*0.5f;//避障的X轴速度是前进速度的一半 if(Car_Mode==Akm_Car){ *Vz=(-PI/2)*4/9; }else{ *Vz=-1; } } } } } /************************************************************************** 函数功能:限制PWM赋值 入口参数:无 返回 值:无 **************************************************************************/ void Xianfu_Pwm(void) { int Amplitude_H1=1200, Amplitude_L1=300; //舵机脉宽极限值,即限制舵机转角13.5°-256.5°中心位置为750,运动范围为±450,(750-250)/90=5.5,5.5*80=450 int Amplitude_H2=1200, Amplitude_L2=300; //舵机脉宽极限值,即限制舵机转角9°-171°,中心位置为750,运动范围为±450,(750-250)/90=5.5,5.5*80=450 if(Target1<Amplitude_L1) Target1=Amplitude_L1; if(Target1>Amplitude_H1) Target1=Amplitude_H1; if(Target2<Amplitude_L2) Target2=Amplitude_L2; if(Target2>Amplitude_H2) Target2=Amplitude_H2; } /************************************************************************* 函数功能:位置式PID控制器 入口参数:编码器测量位置信息,目标位置 返回 值:电机PWM增量 **************************************************************************/ float Position_PID_1(float Position,float Target) { //增量输出 static float Bias,Pwm,Integral_bias,Last_Bias; Bias=Target-Position; //计算偏差 Integral_bias+=Bias; //求出偏差的积分 Pwm=Position_KP*Bias/100+Position_KI*Integral_bias/100+Position_KD*(Bias-Last_Bias)/100; //位置式PID控制器 Last_Bias=Bias; //保存上一次偏差 return Pwm; } /************************************************************************* 函数功能:位置式PID控制器 入口参数:编码器测量位置信息,目标位置 返回 值:电机PWM增量 **************************************************************************/ float Position_PID_2(float Position,float Target) { //增量输出 static float Bias,Pwm,Integral_bias,Last_Bias; Bias=Target-Position; //计算偏差 Integral_bias+=Bias; //求出偏差的积分 Pwm=Position_KP*Bias/100+Position_KI*Integral_bias/100+Position_KD*(Bias-Last_Bias)/100; //位置式PID控制器 Last_Bias=Bias; //保存上一次偏差 return Pwm; } /************************************************************************** 函数功能:限制速度 入口参数:无 返回 值:无 **************************************************************************/ void Xianfu_Velocity(void) { int Amplitude_H=Speed, Amplitude_L=-Speed; if(Velocity1<Amplitude_L) Velocity1=Amplitude_L; if(Velocity1>Amplitude_H) Velocity1=Amplitude_H; if(Velocity2<Amplitude_L) Velocity2=Amplitude_L; if(Velocity2>Amplitude_H) Velocity2=Amplitude_H; } /************************************************************************** 函数功能:赋值给PWM寄存器,并且判断转向 入口参数:左轮PWM、右轮PWM 返回 值:无 **************************************************************************/ void Set_Pwm_PTZ(float velocity1,float velocity2) { Position1+=velocity1; //速度的积分,得到舵机的位置 Position2+=velocity2; //赋值给STM32的寄存器 // TIM12->CCR1=Position1; //GPIOA8,云台舵机 // TIM12->CCR2=Position2; //GPIOA11,外臂舵机 TIM8->CCR1=Position1; //GPIOC6,云台舵机 TIM8->CCR2=Position2; //GPIOC7,外臂舵机 }看不懂啊,逐行解释

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