如何去实现一种基于RT-Thread的麦克纳姆轮PS2遥控车设计

　　No.1
　　前言
　　最近有幸参加了一期RT-Thread官方发起的RT-Robot Car DIY活动，跟着大神们的步伐我也成功的做出了一辆麦克纳姆轮PS2遥控车，心里非常的Happy，特意记录了这个制作过程用作给小白们借鉴。不多逼逼了，来开始我们造车之旅。
　　关于选材
　　初次探索智能车本着节约成本和最低风险的原则，我们尽量选用现成的硬件材料。在探索成功后，学会了理解了其中的原理，再根据自己的需求完全设计自己的小车。（以下所有图片，点击即可查看大图）
　　小车制作仓：https://github.com/bluesky-ryan/snowstorm_car
　　官方Robot-car连接：https://github.com/RT-Thread-packages/rt-robot
　　1、主控芯片：我们选用淘宝成品主控板（主控芯片STM32F103RCT6
　　2、底盘：麦克纳姆轮底座，某宝多的是自行选购
　　3、电机：买底座基本都带电机，我们选用带AB编码器的1：30减速电机
　　4、遥控：普通SONY PS2遥控，30-40块钱
　　5、电池：选用3S 11V航模电池
　　6、线：USB转串口线一根
　　No.2
　　核心知识点
　　1.RT-Thread bsp移植。
　　2.STM32-CubeMXs使用。
　　3.RTOS使用。
　　4.PID控制理论。
　　5.麦克拉姆拉控制理论。
　　6.简单运动模型
　　开发环境
　　使用Keil V5作为编译器
　　使用 RT-Thread 最新版本
　　使用自己移植的 bsp
　　No.3
　　详细步骤
　　BSP移植
　　关于BSP的移植RT-Thread官网有非常详细的文档描述：
　　移植过程不做累述，按照官方的步骤一步一步的走即可。
　　先只配置控制台串口和系统呼吸灯：
　　console串口：UART2
　　系统LED灯：PD2
　　电机控制
　　主控板电机驱动芯片为TI的DIV8833芯片，一颗DIV8833芯片可以驱动两个电机，我们有4个电机用到了2个芯片。芯片采用对偶PWM方波输入驱动，频率手册没写，我们先使用10KHZ。
　　STM32F103RTC6高级定时器1、8都带有对偶PWM输出，我们的主控板用的高级定时器1，悲剧的是定时器1只能输出3路对偶PWM方波和1路普通PWM方波，可是我们有4个轮子，所以最后一个轮子的对偶极只能GPIO来代替控制了。
　　驱动逻辑表：
　　驱动资料有了逻辑也清晰了，我们接下要做的就只是按照要求输出几个PWM方波了
　　第一步：CubMX配置定时器1为PWM对偶模式
　　第二步：封装初始化、通道控制等电机控制接口（具体封装参照源码motor.c文件），最后给上层提供一个初始化接口，一个通道速度控制接口。（向？滑动查看全部）
　　1/**
　　2*@ingroup motor
　　3*
　　4*初始化定时器
　　5*@param none
　　6*@retrun none
　　7*/
　　8staticvoidmoto_pwm_init（void）
　　9{
　　10
　　11/* USER CODE BEGIN TIM1_Init 0 */
　　12
　　13/* USER CODE END TIM1_Init 0 */
　　14
　　15TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = { 0};
　　16TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = { 0};
　　17TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = { 0};
　　18TIM_BreakDeadTimeConfigTypeDef sBreakDeadTimeConfig = { 0};
　　19
　　20/* USER CODE BEGIN TIM1_Init 1 */
　　21
　　22/* USER CODE END TIM1_Init 1 */
　　23htim1.Instance = TIM1;
　　24htim1.Init.Prescaler = 71;
　　25htim1.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
　　26htim1.Init.Period = MOTOR_PWM_MAX - 1;
　　27htim1.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
　　28htim1.Init.RepetitionCounter = 0;
　　29htim1.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
　　30if（HAL_TIM_Base_Init（&htim1） ！= HAL_OK）
　　31{
　　32Error_Handler;
　　33}
　　34sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;
　　35if（HAL_TIM_ConfigClockSource（&htim1， &sClockSourceConfig） ！= HAL_OK）
　　36{
　　37Error_Handler;
　　38}
　　39if（HAL_TIM_PWM_Init（&htim1） ！= HAL_OK）
　　40{
　　41Error_Handler;
　　42}
　　43sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
　　44sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
　　45if（HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization（&htim1， &sMasterConfig） ！= HAL_OK）
　　46{
　　47Error_Handler;
　　48}
　　49sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
　　50sConfigOC.Pulse = 0;
　　51sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
　　52sConfigOC.OCNPolarity = TIM_OCNPOLARITY_HIGH;
　　53sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
　　54sConfigOC.OCIdleState = TIM_OCIDLESTATE_RESET;
　　55sConfigOC.OCNIdleState = TIM_OCNIDLESTATE_RESET;
　　56if（HAL_TIM_PWM_ConfigChannel（&htim1， &sConfigOC， TIM_CHANNEL_1） ！= HAL_OK）
　　57{
　　58Error_Handler;
　　59}
　　60if（HAL_TIM_PWM_ConfigChannel（&htim1， &sConfigOC， TIM_CHANNEL_2） ！= HAL_OK）
　　61{
　　62Error_Handler;
　　63}
　　64if（HAL_TIM_PWM_ConfigChannel（&htim1， &sConfigOC， TIM_CHANNEL_3） ！= HAL_OK）
　　65{
　　66Error_Handler;
　　67}
　　68if（HAL_TIM_PWM_ConfigChannel（&htim1， &sConfigOC， TIM_CHANNEL_4） ！= HAL_OK）
　　69{
　　70Error_Handler;
　　71}
　　72sBreakDeadTimeConfig.OffStateRunMode = TIM_OSSR_DISABLE;
　　73sBreakDeadTimeConfig.OffStateIDLEMode = TIM_OSSI_DISABLE;
　　74sBreakDeadTimeConfig.LockLevel = TIM_LOCKLEVEL_OFF;
　　75sBreakDeadTimeConfig.DeadTime = 0;
　　76sBreakDeadTimeConfig.BreakState = TIM_BREAK_DISABLE;
　　77sBreakDeadTimeConfig.BreakPolarity = TIM_BREAKPOLARITY_LOW;
　　78sBreakDeadTimeConfig.AutomaticOutput = TIM_AUTOMATICOUTPUT_DISABLE;
　　79if（HAL_TIMEx_ConfigBreakDeadTime（&htim1， &sBreakDeadTimeConfig） ！= HAL_OK）
　　80{
　　81Error_Handler;
　　82}
　　83/* USER CODE BEGIN TIM1_Init 2 */
　　84
　　85/* USER CODE END TIM1_Init 2 */
　　86HAL_TIM_MspPostInit（&htim1）;
　　87
　　88HAL_TIM_PWM_Start（&htim1， TIM_CHANNEL_1）;
　　89HAL_TIM_PWM_Start（&htim1， TIM_CHANNEL_2）;
　　90HAL_TIM_PWM_Start（&htim1， TIM_CHANNEL_3）;
　　91HAL_TIM_PWM_Start（&htim1， TIM_CHANNEL_4）;
　　92
　　93LOG_I（ “motor pwm initialization ok.
　　”）;
　　94
　　95}
　　1/**
　　2*@ingroup motor
　　3*
　　4*控制电动机标量控制，正直表示正转，负值表示反转
　　5*
　　6*@param ch 控制通道MOTOR_CH1/TMOTOR_CH2/TMOTOR_CH3/MOTOR_CH4，可组合使用MOTOR_CH_1|MOTOR_CH_2
　　7*@param speed pwm控制量［-1000， 1000］
　　8*@retrun none
　　9*/
　　10voidmotor_pwm_set（motor_chx ch， int16_tspeed）
　　11{
　　12
　　13/* 反转 */
　　14if（ 0》 speed）
　　15{
　　16if（-MOTOR_PWM_MAX 》 speed）
　　17speed = -MOTOR_PWM_MAX;
　　18motor_pwm_control（ch， MOTOR_DIR_REVERSE， -speed）;
　　19}
　　20/* 正转 */
　　21elseif（ 0《 speed）
　　22{
　　23if（MOTOR_PWM_MAX 《 speed）
　　24speed = MOTOR_PWM_MAX;
　　25motor_pwm_control（ch， MOTOR_DIR_FORWARD， speed）;
　　26}
　　27/* 停止 */
　　28else
　　29{
　　30motor_pwm_control（ch， MOTOR_DIR_STOP， speed）;
　　31}
　　32}
　　第三步：把主要函数加入Finsh控制台命令中，通过命令调试控制效果
　　1/* FINSH 调试函数 */
　　2#ifdefRT_USING_FINSH
　　3#include《finsh.h》
　　4FINSH_FUNCTION_EXPORT_ALIAS（motor_pwm_control， motor_control， channel direction speed）;
　　5FINSH_FUNCTION_EXPORT_ALIAS（motor_pwm_set， motor_set， channel speed）;
　　6
　　7/* FINSH 调试命令 */
　　8#ifdefFINSH_USING_MSH
　　9
　　10#endif/* FINSH_USING_MSH */
　　11#endif/* RT_USING_FINSH */
　　第四步：通过Finsh控制台调试命令测试电机通道和PWM控制量
　　编码器数据获取
　　电机测速我们使用520电机自带的AB相霍尔编码器，编码器线数为390，4倍线数后轮子转一圈收到：390*4=1560个脉冲。
　　stm32自带AB相霍尔解码器，一个通道需要消耗一个定时器。我们主控板电机2、3、4使用的timer 3/4/5硬件解码，电机1没有接定时器，坑爹啊，那只能用外部中断根据时序解码。
　　编码器时序：
　　资料有了思路也清晰了，接下来我们要做的只是初始化一下解码器，把实时编码数读出即可
　　第一步：CubeMx配置解码定时器和中断
　　第二步：编写初始化函数和编码器数据获取函数，电机1使用中断解码，电机2、3、4使用定时器解码。（具体代码参照github上面源码，这里不再累述）
　　1/* TIM init */
　　2moto_pwm_init;
　　3motor_encode2_init;
　　4motor_encode3_init;
　　5motor_encode4_init;
　　6motor_encode_enable;
　　7
　　8LOG_I（ “motor initialization completed.
　　”）;
　　第三步：加入Finsh调试函数，旋转轮子查看编码值是否准确。（输入 motor_test -ge实时查看编码器值）
　　1MSH_CMD_EXPORT（motor_test， motor_test -ge/-q）;
　　1！［ 1565968589135］（https： //github.com/bluesky-ryan/snowstorm_car/blob/master/Image/motor_test）