圆曾经的小车梦，造一台智能小车(三)之小车前进后退左右转基本框架
圆曾经的小车梦，造一台智能小车(三)之小车前进后退左右转基本框架
这节，终于让我们的小车成功的驱动起来了，能够实现基本功能：前进、后退、左转、右转，完成这一步，剩下的也就不难了，本节采用的是Wifi通信的方式来进行控制。
1、本节实验平台
- 小熊派开发板(当然如果你手上没有可以用别的stm32板子代替) 用于控制小车
- 普中STM32F103ZET6开发板(小车上的载板)
2、Wifi小车控制原理
2.1 说说Wifi控制的逻辑
本节采用的是小熊派上的两个按键，分别来控制小车前进、后退、停止，由于只有两个按键，所以后面又把它用来测试小车的左转、右转。
那么要用wifi控制小车动起来，控制板(小熊派)需要有一个wifi，让它处于客户端模式，而小车上的载板(上面连接着WIFI)，让它处于服务器模式，这样，让控制板连接载板成功以后，接下来控制板发送自定义指令给载板，载板收到指令后即响应具体的指令，完成小车的前进、后退、左转、右转、停止的工作。
自定义协议定义：
控制指令 | 含义 |
|---|---|
LEFT | 让小车左转 |
RIGHT | 让小车左转 |
GO | 让小车前进 |
BACK | 让小车后退 |
STOP | 让小车停止 |
那么如何让WIFI处于服务器、客户端模式呢？请看以前的文章链接：
基于小熊派WIFI-ESP8266实践(中)-多功能处理显示等大杂烩
WIFI DTU产品设计与实现(基于STM32F103+QT配置上位机案例设计分享)
我们直接用以前做好的成功来完成我们的功能就好了。
2.2 再说说小车的控制逻辑
在我们前面第一、第二篇文章测试电机转的时候，默认我们使用的是全速转，也就是给;298N电机驱动模块某个管脚一个高电平，电机就全速转起来了，至于让四个轮如何向前转，如何向后转，这得根据你自己的接线方式来定，我是按照下面这个图来接的：(自己画的，还是不懂怎么接的话随时骚扰我)
本人经过接线测试后得出以下结论：
上面所表示的二进制数指的是电机驱动模块的控制端，而我有两个控制端，所以需要两组。
看到这里，那大家可能就会说了，如果我只给某个IO输出一个高电平，这样电机不就一直是全速前进或者全速后退吗？怎么能控制电机的速度呢？怎么能实现左转、右转呢？这里需要用到PWM的知识，什么是PWM呢？
PWM(Pulse Width Modulation)：脉冲宽度调制
我们可以看看上图，上图就是一个典型的PWM的波形图。
T是一个周期，T1就是高电平所占用的时间，T2就是低电平所占用的时间。
如上图所示T1为脉冲宽度（就是导通时间），周期为T，则输出电压的平均值为U=VCC*T1/T=a*VCC，a是占空比，变化范围为0≤a≤1。在电压不变的情况下，改变a的大小就可以改变输出电压的平均值。这就是单片机的PWM调制技术。
如何改变a呢？可以采用定时器，也可以用普通的延时，一般情况下用定时器产生PWM输出信号，误差极小，而且控制也很准，我们平时经常听到的占空比，也就是高电平占整个周期的比例。
当要前进的时候，左右前后电机同时向前转，这时候PWM值可以设大一些。
当要后退的时候，左右前后电机同时向后转，这时候PWM值可以设大一些。
如下演示视频所示：
当要左转的时候，右边前后电机转的快一点(PWM值大一些)，左边前后两个电机转的慢一点(PWM值小一些)。
当要右转的时候，左边前后电机转的快一点(PWM值大一些)，右边前后两个电机转的慢一点(PWM值小一些)。
如下演示视频所示：
2.3 整体控制逻辑
- (1)控制板连接小车载板
- (2)连接载板成功后，控制板通过按键发送指令给小车载板(前进、后退、左转、右转)
- (3)小车载板收到控制指令后即控制电机实现指令要求的逻辑。
这样小车的基本框架就有了。
核心处理逻辑如下：(1)省略，文末自行查看代码，WIFI处理采用串口+DMA的方式
控制端(小熊派)
void button1_down_callback(void *ptr)
{
printf("按下1键\n");
//发送指令前进
wifi_init_printf("GO");
//发送指令左转
//wifi_init_printf("LEFT");
}
void button1_up_callback(void *ptr)
{
printf("释放1键\n");
//发送指令停止
wifi_init_printf("STOP");
}
void button2_down_callback(void *ptr)
{
printf("按下2键\n");
//发送指令后退
wifi_init_printf("BACK");
//发送指令右转
//wifi_init_printf("RIGHT");
}
void button2_up_callback(void *ptr)
{
printf("释放2键\n");
//发送指令停止
wifi_init_printf("STOP");
}
小车载板端(STM32F103ZET6)
电机的8个控制端采用的是PWM进行驱动：
TIM1:PWM控制左边四路电机
TIM2:PWM控制右边四路电机
改变PWM占空比函数实现：
static void Motor_PWM_SetValue(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channe, unsigned short value)
{
TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC;
if(value >= 1000 - 1) value = 999;
sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
//改变PWM值
sConfigOC.Pulse = value;
sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
sConfigOC.OCNPolarity = TIM_OCNPOLARITY_HIGH;
sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
sConfigOC.OCIdleState = TIM_OCIDLESTATE_RESET;
sConfigOC.OCNIdleState = TIM_OCNIDLESTATE_RESET;
if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(htim, &sConfigOC, Channe) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
if (HAL_TIM_PWM_Start(htim, Channe) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}
相应的测试PWM值：
//停止
#define CCR0_Val 0
#define CCR1_Val 125
#define CCR2_Val 250
#define CCR3_Val 500
#define CCR4_Val 750
//最快速
#define CCR5_Val 999
WIFI小车控制处理
/*wifi接收指令处理*/
static void Wifi_Recv_Cmd_Process(void)
{
static int cmd_index = 0 ;
char *cmd[] = {"LEFT", "RIGHT", "GO", "BACK", "STOP"};
if(strstr((char *)esp8266_info.rx_buffer, cmd[cmd_index]) != NULL)
{
HAL_UART_DMAStop(&huart2);
HAL_GPIO_TogglePin(LED0_GPIO_Port, LED0_Pin);
printf("接收到客户端发来的指令:%s\n", esp8266_info.rx_buffer);
switch(cmd_index)
{
//左转
case 0:
Motor_PWM_SetValue(&htim1, TIM_CHANNEL_1, CCR0_Val); //0 ==> 控制左前轮后
Motor_PWM_SetValue(&htim1, TIM_CHANNEL_2, CCR2_Val); //1 ==> 控制左前轮前 ===> 慢
Motor_PWM_SetValue(&htim1, TIM_CHANNEL_3, CCR5_Val); //1 ==> 控制右前轮前 ===> 快
Motor_PWM_SetValue(&htim1, TIM_CHANNEL_4, CCR0_Val); //0 ==> 控制右前轮后
Motor_PWM_SetValue(&htim2, TIM_CHANNEL_1, CCR2_Val); //1 ==> 控制左后轮前 ===> 慢
Motor_PWM_SetValue(&htim2, TIM_CHANNEL_2, CCR0_Val); //0 ==> 控制左后轮后
Motor_PWM_SetValue(&htim2, TIM_CHANNEL_3, CCR0_Val); //0 ==> 控制右后轮后
Motor_PWM_SetValue(&htim2, TIM_CHANNEL_4, CCR5_Val); //1 ==> 控制右后轮前 ===> 块
break ;
//右转
case 1:
Motor_PWM_SetValue(&htim1, TIM_CHANNEL_1, CCR0_Val); //0
Motor_PWM_SetValue(&htim1, TIM_CHANNEL_2, CCR5_Val); //1 快
Motor_PWM_SetValue(&htim1, TIM_CHANNEL_3, CCR2_Val); //1 慢
Motor_PWM_SetValue(&htim1, TIM_CHANNEL_4, CCR0_Val); //0
Motor_PWM_SetValue(&htim2, TIM_CHANNEL_1, CCR5_Val); //1 快
Motor_PWM_SetValue(&htim2, TIM_CHANNEL_2, CCR0_Val); //0
Motor_PWM_SetValue(&htim2, TIM_CHANNEL_3, CCR0_Val); //0
Motor_PWM_SetValue(&htim2, TIM_CHANNEL_4, CCR2_Val); //1 慢
break ;
//前进
case 2:
Motor_PWM_SetValue(&htim1, TIM_CHANNEL_1, CCR0_Val); //0
Motor_PWM_SetValue(&htim1, TIM_CHANNEL_2, CCR5_Val); //1
Motor_PWM_SetValue(&htim1, TIM_CHANNEL_3, CCR5_Val); //1
Motor_PWM_SetValue(&htim1, TIM_CHANNEL_4, CCR0_Val); //0
Motor_PWM_SetValue(&htim2, TIM_CHANNEL_1, CCR5_Val); //1
Motor_PWM_SetValue(&htim2, TIM_CHANNEL_2, CCR0_Val); //0
Motor_PWM_SetValue(&htim2, TIM_CHANNEL_3, CCR0_Val); //0
Motor_PWM_SetValue(&htim2, TIM_CHANNEL_4, CCR5_Val); //1
break ;
//后退
case 3:
Motor_PWM_SetValue(&htim1, TIM_CHANNEL_1, CCR5_Val); //1
Motor_PWM_SetValue(&htim1, TIM_CHANNEL_2, CCR0_Val); //0
Motor_PWM_SetValue(&htim1, TIM_CHANNEL_3, CCR0_Val); //0
Motor_PWM_SetValue(&htim1, TIM_CHANNEL_4, CCR5_Val); //1
Motor_PWM_SetValue(&htim2, TIM_CHANNEL_1, CCR0_Val); //0
Motor_PWM_SetValue(&htim2, TIM_CHANNEL_2, CCR5_Val); //1
Motor_PWM_SetValue(&htim2, TIM_CHANNEL_3, CCR5_Val); //1
Motor_PWM_SetValue(&htim2, TIM_CHANNEL_4, CCR0_Val); //0
break ;
//停止
case 4:
Moto_Stop();
break ;
}
memset(esp8266_info.rx_buffer, 0, RX_BUFF_SIZE);
HAL_UART_Receive_DMA(&huart2, esp8266_info.rx_buffer, RX_BUFF_SIZE);
}
++cmd_index ;
if(5 == cmd_index)
cmd_index = 0 ;
}
这节我们直接实现了单片机跟单片机之前的WIFI通信，后面我们将继续拓展，开发一个手机APP，实现Android手机wifi连接小车，或者在笔记本PC端开发一个QT APP，然后通过笔记本的wifi连接小车，控制小车前进，后退，左转，右转。