四轮寻迹智能车的设计（逐飞IMX-RT1064）

1.前篇

1064单片机基础函数

（1）adc （模数/数模转换）

在这里插入图片描述
一般就是芯片的输出和输入，芯片输出信号，要做数模转换。芯片接收的信号，要进行模数转换。（只要跟CPU打交道的通常是数字量，和控制系统相关的一般是模拟非电量（温度，速度等），模拟量和数字量之间的通信就需要A/D和D/A转换，A/D和D/A转换起到了桥梁的作用。）
原理：
在这里插入图片描述
重要参数
分辨率：
AD转换器输出的数字量的最低位变化一个数时，对应输入模拟量的变化量，A/D转换器的位数越多，能够分辨的最小模拟电压值就越小，分辨率就越大，STM32的A/D转换器是12位的，假设最大输入电压为5V，所能分辨的最小电压量就是5/(2^12),很多时候我们会直接说一个n位的A/D转换器分辨率为n,这只是一个设计参数，不是实际的测量值。
相对精度：
A/D转换器实际输出数字量与理论值之间的最大差值称为相对精度
转换速度:
A/D转换器完成一次转换所需要的时间，一般是us级别

相关函数（逐飞库为例）
/******************************/
//引脚adc初始化函数
//参数：adc模块（两个），adc通道（B组引脚），通道分辨率（8,10,12位—分辨率越高精度越高）
//ADCN_enum，ADCCH_enum等函数都是枚举类型的
/******************************/
void adc_init(ADCN_enum adcn, ADCCH_enum ch, ADCRES_enum resolution)

//adc采集转换函数
//参数：adc模块，adc通道
uint16 adc_convert(ADCN_enum adcn, ADCCH_enum ch)

（2）pit（定时中断）

对于逐飞库来说其可使用的中断通道数有三个PIT_CH1,PIT_CH2,PIT_CH3,但是三个中断函数是写在同一个函数中，然后初始化要使用的中断通道，在中断触发的时候，会进入中断函数，并进行中断函数类型的判断，并执行对应的操作。

//引脚pit初始化函数
void  pit_init(void );

//pit中断时间设置（时间单位为ms,us，一般使用ms）
void pit_interrupt(PIT_enum pit_ch, uint32 count)

（3）pwm（波特率）

波特率输出，其实就是将电压微分，在部分积分控制，从而输出你想要的电压值，从而控制舵机，电机等，根据电压输出量不同，而输出不同转态的器件。
PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。

/******************************/
//1.pwm初始化
//参数：通道号及引脚号，pwm频率，pwm占空比
//第一个参数包含了两个信息，通道号，和引脚号，因为初始化函数中有个字函数void pwm_iomuxc(PWMCH_enum pwmch)，内部通过参数一，进行了引脚的判断和初始化引脚pwm状态。
/******************************/
void pwm_init(PWMCH_enum pwmch, uint32 freq, uint32 duty)

/******************************/
//2.pwm占空比设置，通过改变占空比，实现对于输出量的控制
/******************************/
void pwm_duty(PWMCH_enum pwmch, uint32 duty)

/******************************/
//3.pwm频率设置（与初始化操作类似）
/******************************/
void pwm_freq(PWMCH_enum pwmch, uint32 freq, uint32 duty)

（4）gpio（引脚使用）

用于高低电平的读，写，以及IO复用外部中断。

/******************************/
//GPIO初始化
//参数：选择的引脚，引脚方向（输入或输出），输出高低电平，上下拉电阻
void gpio_init(PIN_enum pin, GPIODIR_enum dir, uint8 dat, uint32 pinconf)

2.舵机篇

（1）模数转换：通过运放和滤波，调制电路将电感采集回来的模拟量转换成数字量
（2）定时中断控制：先将对应的芯片接收电感转换后数字量的引脚初始化为定时中断功能，再对接收到数据进行转换，保存和处理
（3）数据处理：对于采集回来的电感量使用冒泡法进行排序，再取中间的值的平均数，作为单次采集的数据。在将数据应用于PID算法控制，算出舵机每次的偏差值，由中值和偏差值得出需要输出的正确的舵机控制信号

中断控制部分函数
①电感采集

uint8 i;
    
uint8 left[10]={0};
uint8 right[10]={0};

//左右电感 ad数据采集
for(i=0;i<10;i++)
{
	left[i]=adc_convert(ADC_1,ADC1_CH3_B14);
	right[i]=adc_convert(ADC_1,ADC1_CH4_B15); 
}
left_ad = sort(left);
right_ad = sort(right);
out_ad = left_ad + right_ad;

return;

电感采集后的数据处理使用冒泡排序法

//就是一次中断采集十次电感数据，并排序，取中间三个值的平均值
uint8 sort(uint8 *sum)
{
  uint8 i,j;
  uint8 temp,k;
  for(i=0;i<10;i++)
  {
    for(j=0;j<9-i;j++)
    {
      if(sum[j]>sum[j+1])
      {
        temp=sum[i];
        sum[i]=sum[i+1];
        sum[i+1]=temp;     
      }
    }
  }
  k=(sum[4]+sum[5]+sum[6])/3;
  return k;
}

②差比和

//将上诉采集到的左右两边电感的数据进行差比和计算（归一化处理）
float cha=0;
float he=0;
//差比和
cha = left_ad - right_ad;
he = left_ad + right_ad;
now_abs = cha/he;
now_abs *= beishu;

③PID算法控制（增量式控制）

 //PID控制
  last_2_abs = now_abs - last_abs;
  result= (P * now_abs + D * last_2_abs);
  last_2_abs = last_abs;
  last_abs = now_abs;
  
  result = 640 - result;

最后舵机pwm的输出写在定时中断函数中

（实际算法只采用前两项，即PD控制）
参数调整：包括舵机中值，舵机左右极限打脚值，PID控制参数，的调整。

3.电机篇

目前电机控制处于开环状态，持续输出一个pwm值，控制电机正向转动。

4.调试篇

IAR工程编译，调试硬件连接过程：
(顺序如下)
将调试器连上芯片
调试器连上电脑
电脑debug将程序写入芯片
打开芯片电源开关
IAR中点击go按钮（跑程序）
通过livewight（实时变量观测窗口）观测目标变量，并可以对目标变量进行修改，从而对得到的结果数据进行观测，实现实时调试参数。
结束时先将程序停止运行，再将USB数据线拔掉，在将芯片电源开关关掉