怎样去设计一种基于RT-Thread的麦克纳姆轮PS2遥控车呢

　　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*/
　　8static void moto_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{
　　32 Error_Handler（）;
　　33}
　　34sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;
　　35if （HAL_TIM_ConfigClockSource（&htim1， &sClockSourceConfig） ！= HAL_OK）
　　36{
　　37 Error_Handler（）;
　　38}
　　39if （HAL_TIM_PWM_Init（&htim1） ！= HAL_OK）
　　40{
　　41 Error_Handler（）;
　　42}
　　43sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
　　44sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
　　45if （HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization（&htim1， &sMasterConfig） ！= HAL_OK）
　　46{
　　47 Error_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{
　　58 Error_Handler（）;
　　59}
　　60if （HAL_TIM_PWM_ConfigChannel（&htim1， &sConfigOC， TIM_CHANNEL_2） ！= HAL_OK）
　　61{
　　62 Error_Handler（）;
　　63}
　　64if （HAL_TIM_PWM_ConfigChannel（&htim1， &sConfigOC， TIM_CHANNEL_3） ！= HAL_OK）
　　65{
　　66 Error_Handler（）;
　　67}
　　68if （HAL_TIM_PWM_ConfigChannel（&htim1， &sConfigOC， TIM_CHANNEL_4） ！= HAL_OK）
　　69{
　　70 Error_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{
　　81 Error_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.rn”）;
　　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*/
　　10void motor_pwm_set（motor_chx ch， int16_t speed）
　　11{
　　12
　　13/* 反转 */
　　14if （0 》 speed）
　　15{
　　16 if （-MOTOR_PWM_MAX 》 speed）
　　17 speed = -MOTOR_PWM_MAX;
　　18 motor_pwm_control（ch， MOTOR_DIR_REVERSE， -speed）;
　　19}
　　20/* 正转 */
　　21else if （0 《 speed）
　　22{
　　23 if （MOTOR_PWM_MAX 《 speed）
　　24 speed = MOTOR_PWM_MAX;
　　25 motor_pwm_control（ch， MOTOR_DIR_FORWARD， speed）;
　　26}
　　27/* 停止 */
　　28else
　　29{
　　30 motor_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#ifdef RT_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#ifdef FINSH_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.rn”）;
　　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］
　　PID
　　有了编码器作为反馈器，有了PWM作为控制器，那我们就可以加入PID控制器了。加入PID控制器的目的是精确控制轮子的速度，提供轮子的控制达到一致。
　　PID原理知识自行百度网上资料一大把，个人理解是：
　　比例Kp： 粗调，大幅度调节控制量让测量值逼近理论值，但是由于单位较大无法精确到达理论值，有响应快，调节尺度大的特点。
　　微分Kd： 状态预测，Kd控制的是速度的斜率相当于预测下一步速度的趋势，可以加快调节速度。
　　积分Ki：细调， 通过微小的积分累加，让测量值不断逼近理论值，细调控制量让测量值逼近理论值。
　　PID框图：
　　
　　PID公式：
　　
　　理论知识有了，按照公式做个具体实现就好了！
　　第一步：实现增量PID刷新公式，具体查看源码（pid.c）
　　1float pid_update（pid_control_t* pid， float measure_value）
　　2
　　第二步：将测量值输出到虚拟波形器软件上面便于观测各个值的当前情况，作者使用的是《山外多功能调试助手》，直接将数据输出到控制台串口。数据发送接口实现如下：
　　1/* 输出数据到虚拟波形软件 */
　　2rt_err_t send_waveform_fomate（void *buf， uint32_t size）
　　3{
　　4 const char start［2］ = {0x03， 0xfc};
　　5 const char end［2］ = {0xfc， 0x03};
　　6 rt_device_t console = rt_console_get_device（）;
　　7
　　8 rt_device_write（console， -1， start， 2）; //发送起始字符
　　9 rt_device_write（console， -1， buf， size）;//发送通道数据
　　10 rt_device_write（console， -1， end， 2）; //发送结束字符
　　11
　　12 return RT_EOK;
　　13}
　　
　　第三步：调节合适的速度刷新周期和PID刷新周期，周期不合适电机会剧烈抖动。作者设置周期为：
　　1p_car-》pid_sample_time = 20; /* PID刷新间隔ms */
　　2p_car-》vct_sample_time = 10; /* 速度刷新间隔ms */
　　第四步：调试合适的PID参数，由于作者选用电机一致性不好，所以设置参数时每个轮子正传和反转的PID参数都是独立的。具体实现查看代码：
　　1wheel_select_pid_kx（&p_car-》m_wheel）; /* 根据速度设置PID参数 */
　　作者样车PID参数：
　　1#define CHX_PID_KX_TABLE
　　2{
　　3 {MOTOR_CH1， {1.100， 0.400， 0.500}， {1.100， 0.400， 0.500}}，
　　4 {MOTOR_CH2， {1.100， 0.400， 0.500}， {1.100， 0.400， 0.500}}，
　　5 {MOTOR_CH3， {1.100， 0.400， 0.500}， {1.100， 0.400， 0.500}}，
　　6 {MOTOR_CH4， {0.765， 0.330， 0.100}， {0.260， 0.200， 0.010}}，
　　7}
　　PS2遥控器
　　PS2 由手柄与接收器两部分组成，手柄主要负责发送按键信息。都接通电源并打开手柄开关时，手柄与接收器自动配对连接，在未配对成功的状态下，接收器绿灯闪烁，手柄上的灯也会闪烁，配对成功后，接收器上绿灯常亮。
　　PS2遥控有两个模式一个红灯模式、绿灯模式，区别就是红灯模式遥控输出的是模拟值，绿灯输出的只有最大值。我们输出固定速度选用绿灯模式。
　　PS2传输协议有点像SPI，不同的是PS2每次传输数据帧都是9个字节，里面包含了各个按键的当前值。
　　PS2更多详细信息查看：ps2解码通讯手册V1.5.pdf
　　PS2时序图：
　　
　　PS2我们只需要读取遥控数据，一个扫描函数搞定，定期刷新一个按键值即可，具体代码参照（ps2.c）：
　　1int ps2_scan（ps2_ctrl_data_t *pt）
　　遥控功能
　　最后只剩遥控功能了，我们只需要将PS2遥控的当前值映射到对应控制值，再将对应控制值映射到轮子即可。
　　车子方向控制图：
　　
　　遥控映射到控制值：
　　1/* PS映射car cmd表格，组合键命令在头添加，单键命令放后面 */
　　2car_ps2_cmd_t ps2_to_cmd_table［］ = {
　　3 {PS2_BTN_RIGHT| PS2_BTN_UP， CAR_CMD_FORWARD_RIGHT}，
　　4 {PS2_BTN_LEFT | PS2_BTN_UP， CAR_CMD_FORWARD_LEFT}，
　　5 {PS2_BTN_RIGHT| PS2_BTN_DOWN， CAR_CMD_BACK_RIGHT}，
　　6 {PS2_BTN_LEFT | PS2_BTN_DOWN， CAR_CMD_BACK_LEFT}，
　　7 {PS2_BTN_UP， CAR_CMD_FORWARD}，
　　8 {PS2_BTN_DOWN， CAR_CMD_BACK}，
　　9 {PS2_BTN_RIGHT， CAR_CMD_RIGHT}，
　　10 {PS2_BTN_LEFT， CAR_CMD_LEFT}，
　　11 {PS2_BTN_CICLE， CAR_CMD_TURN_RIGHT}，
　　12 {PS2_BTN_SQUARE， CAR_CMD_TURN_LEFT}，
　　13};
　　控制映射到4个轮子的具体速度值：
　　1/* 命令映射到几何控制参数 */
　　2car_cmd_math_t cmd_to_math_table［］ = {
　　3{CAR_CMD_INVALID， { 0， 0， 0， 0}}，
　　4{CAR_CMD_STOP， { 0， 0， 0， 0}}，
　　5{CAR_CMD_FORWARD_LEFT， { 0， 120， 120， 0}}，
　　6{CAR_CMD_FORWARD_RIGHT， { 120， 0， 0， 120}}，
　　7{CAR_CMD_BACK_LEFT， {-120， 0， 0， -120}}，
　　8{CAR_CMD_BACK_RIGHT， { 0， -120， -120， 0}}，
　　9{CAR_CMD_FORWARD， { 120， 120， 120， 120}}，
　　10{CAR_CMD_BACK， {-120， -120， -120， -120}}，
　　11{CAR_CMD_RIGHT， { 120， -120， -120， 120}}，
　　12{CAR_CMD_LEFT， {-120， 120， 120， -120}}，
　　13{CAR_CMD_TURN_RIGHT， { 120， -120， 120， -120}}，
　　14{CAR_CMD_TURN_LEFT， {-120， 120， -120， 120}}，
　　15};
　　再开一个线程定期刷新各个轮子的控制即可。
　　No.4
　　视频预览
　　No.5
　　经验总结
　　电机控制电路设计上应该与控制板完全隔离，比如光耦隔离器件，避免电流压降造成主控不稳定。
　　主控板需要有较强的抗大电流和抗干扰性，一块好的主板事半功倍，主动不稳定容易出现未知问题很难定位。
　　PDI控制环节速度应尽量使用瞬时速度，也就是说在保证精度的情况下刷新时间要尽量的短。