大家好，我叫罗怡杰，是武汉理工大学研一的学生。暑期参加了RT-Thread官方发起的RT-Robot Car DIY活动，借此机会想总结一些自己本科四年的所学的部分知识，也希望可以帮助到那些需要的小伙伴。（有需求的小伙伴可以参考我的代码中对RT-Thread的can设驱动的使用方法，对IIC驱动的使用方法，mpu6050+hmc5883的初始化和数据读取的方法，RT-Thread硬件定时器的使用方法，滑动窗口滤波的链表实现，pid结构的代码参考，pid参数调试方法等）

　　硬件上，MCU选用stm32f407zgt6，imu选用gy-86（mpu6050+hmc5883+ms5611）。电机为大疆无刷电机m2006，电机驱动为电调c610，所以选用6s航模锂电池，所以需要设计24V转5v，5v转3.3v稳压电路，分别使用lm2576-5.0和asm1117-3.3稳压芯片，由于电调使用can总线通信，所以需要单片机外接can芯片，选用TJA1050，除此之外就是MCU的一些接口电路，包括led，key，sw下载接口、多路串口、PWM和IO。总得来说比较简单（需要注意一点是：电池24v输出到电调24v输入，是在pcb上走线A，线宽需要注意，双面都布线的PCB工程链接，这是pcb的3d图：

　　，需要的功能可以在rtconfig.h文件中开启对应的宏。1、用rtt的can设驱动框架，完成了对电机电调的读写控制，具体见keil工程目录下的can_app.c文件，实现了对两个电机的正反转控制，读取电机转速，转矩等数据。

　　2、由于can读取的电机转速值数据的波动不稳定，再一个因为转速更新频率为1k，速度环控制周期是2ms，所以用滑动窗口滤波算法对数据做了平滑处理，后pid调参的效果因此好了很多。

　　3、用rtt的IIC驱动完成了对gy-86传感器（mpu6050+hmc5883+ms5611）的初始化和数据读取，具体见gy-86.c文件，完成了对角速度，加速度，和磁力计数据的读取。

　　4、然后用Mahony算法（这算法是开源的）把读到的数据解算成欧拉角，见imu.c文件，需要注意的是sampleFreq要根据自己的控制周期来设置，角速度需要归一化。后解算的pitch和roll角比较稳定，yaw角有一点漂移。

　　5、然后用rtt的软件定时器，将pid内环速度环控制周期设置为2ms，外环角度环控制周期设置为5ms, 见timer_app.c文件。

　　6、pid参数整定是通过山外调试助手显示波形，通过rtt的FinSH组件在线去修改参数，极大的提高了效率，见timer_app.c文件。

　　7、pid控制框图如下图所示，其中的PID计算就是简单的比例+积分+微分的结构，再加上了适当的限幅。

　　参考的这位朋友的，很好用，在此表示感谢 ），LED状态显示线程，电机电流保护线程，按键线程，很大程度上简化了程序的设计。PS2代码链接：（请将以下链接复制至外部浏览器打开）

　　1、速度内环的pid效果不太理想，500的电机目标转速，实际转速波动有正负50。角度外环0度的期望角度，有正负0.5度的波动，小车运动过程中，速度过快就会倒。我感觉重要的原因就是电池太重，导致小车重心偏高，其次就角度更新频率太慢，电机转速值不准，光伏支架pid参数也不是。

　　2、代码上，光伏支架使用了太多全局变量。led的状态显示没好好弄，ps2的好多按键没利用上。

　　3、接下里的工作就是，使用RT-Thread的IPC机制，尽量减少全局变量的使用。通过yaw角度或电机编码器，实现转向环 速度 的闭环控制。增加 前进 和 转向 的位置控制。

　　（前面的都是速度控制），也就是说还要增加3组pid控制。4、可能会重新设计电机支架，把电池放到电机下面，降低平衡车重心。会增加树莓派，用opencv实现简单的目标跟踪等工作。

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