stm32f407 倒立摆核心代码

时间: 2023-09-26 12:14:31 浏览: 53
以下是一个基于STM32F407的倒立摆的核心代码,仅供参考: ```c #include "stm32f4xx.h" #include "stm32f4xx_conf.h" /* 定义时钟频率 */ #define SYS_CLK_FREQ 168000000 /* 定义PWM输出通道 */ #define PWM_TIM TIM4 #define PWM_TIM_CH TIM_OC1InitTypeDef TIM_OCInitStruct; #define PWM_TIM_CH_GPIO GPIOB #define PWM_TIM_CH_PIN GPIO_Pin_6 #define PWM_TIM_CH_SOURCE GPIO_PinSource6 #define PWM_TIM_CH_AF GPIO_AF_TIM4 /* 定义编码器输入通道 */ #define ENCODER_TIM TIM3 #define ENCODER_TIM_CH1 GPIO_Pin_6 #define ENCODER_TIM_CH2 GPIO_Pin_7 #define ENCODER_TIM_CH_GPIO GPIOC #define ENCODER_TIM_CH_SOURCE GPIO_PinSource6 #define ENCODER_TIM_CH_AF GPIO_AF_TIM3 /* 定义控制参数 */ #define Kp 1.0f #define Ki 0.0f #define Kd 0.0f /* 定义采样周期 */ #define T 0.001f /* 定义PID控制器参数 */ float error = 0.0f, error_last = 0.0f, integral = 0.0f, derivative = 0.0f, output = 0.0f; /* 定义编码器计数器 */ int32_t encoder_count = 0; /* 初始化PWM输出 */ void init_pwm(void) { TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct; TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct; GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; /* 使能GPIOB时钟 */ RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE); /* 配置GPIOB.6为PWM输出引脚 */ GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = PWM_TIM_CH_PIN; GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF; GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_High_Speed; GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; GPIO_Init(PWM_TIM_CH_GPIO, &GPIO_InitStruct); /* 配置PWM定时器 */ RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE); TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 1000; TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = (SYS_CLK_FREQ / 1000000) - 1; TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(PWM_TIM, &TIM_TimeBaseInitStruct); /* 配置PWM输出通道 */ TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = 0; TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; TIM_OC1Init(PWM_TIM, &TIM_OCInitStruct); /* 配置PWM输出GPIO复用映射 */ GPIO_PinAFConfig(PWM_TIM_CH_GPIO, PWM_TIM_CH_SOURCE, PWM_TIM_CH_AF); /* 启动PWM输出 */ TIM_Cmd(PWM_TIM, ENABLE); } /* 初始化编码器输入 */ void init_encoder(void) { TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct; GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStruct; /* 使能GPIOC时钟 */ RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOC, ENABLE); /* 配置GPIOC.6和GPIOC.7为编码器输入引脚 */ GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = ENCODER_TIM_CH1 | ENCODER_TIM_CH2; GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF; GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_High_Speed; GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; GPIO_Init(ENCODER_TIM_CH_GPIO, &GPIO_InitStruct); /* 配置编码器输入GPIO复用映射 */ GPIO_PinAFConfig(ENCODER_TIM_CH_GPIO, ENCODER_TIM_CH_SOURCE, ENCODER_TIM_CH_AF); /* 配置编码器输入定时器 */ RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 0xFFFF; TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 0; TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(ENCODER_TIM, &TIM_TimeBaseInitStruct); /* 配置编码器输入捕获通道 */ TIM_ICInitStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_1; TIM_ICInitStruct.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; TIM_ICInitStruct.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; TIM_ICInitStruct.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; TIM_ICInitStruct.TIM_ICFilter = 0; TIM_ICInit(ENCODER_TIM, &TIM_ICInitStruct); TIM_ICInitStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_2; TIM_ICInitStruct.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; TIM_ICInitStruct.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; TIM_ICInitStruct.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; TIM_ICInitStruct.TIM_ICFilter = 0; TIM_ICInit(ENCODER_TIM, &TIM_ICInitStruct); /* 启动编码器输入 */ TIM_Cmd(ENCODER_TIM, ENABLE); } /* 初始化系统时钟 */ void init_sys_clock(void) { RCC_DeInit(); RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON); while (RCC_WaitForHSEStartUp() != SUCCESS) { } RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE, 8, 336, 2, 7); RCC_PLLCmd(ENABLE); while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET) { } FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_5); FLASH_PrefetchBufferCmd(ENABLE); RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1); RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div4); RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div2); RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK); } /* 获取编码器计数器的值 */ int32_t get_encoder_count(void) { return TIM_GetCounter(ENCODER_TIM); } /* PID控制器 */ void PID_control(void) { /* 获取当前角度值 */ float angle = get_encoder_count() * 360.0f / 4096.0f; /* 计算误差 */ error = 0.0f - angle; /* 计算积分项 */ integral += error * T; /* 计算微分项 */ derivative = (error - error_last) / T; /* 计算输出 */ output = Kp * error + Ki * integral + Kd * derivative; /* 更新误差 */ error_last = error; /* 输出PWM信号 */ TIM_SetCompare1(PWM_TIM, (uint32_t)(500 + output)); } /* 主函数 */ int main(void) { /* 初始化系统时钟 */ init_sys_clock(); /* 初始化PWM输出 */ init_pwm(); /* 初始化编码器输入 */ init_encoder(); /* 循环执行PID控制 */ while (1) { PID_control(); delay(T); } return 0; } ``` 这段代码实现了一个基本的倒立摆控制器,通过编码器获取倒立摆的位置信息,通过PID控制器计算控制信号,并通过PWM输出控制电机的转速,使得倒立摆能够保持在竖直位置上方不倒下。需要注意的是,这仅是一个核心代码,具体实现过程需要根据具体的硬件和功能需求进行调整和完善。

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