stm32 增量式pid 上位机

### STM32 实现增量式 PID 控制与上位机通信

#### 增量式 PID 的实现原理
增量式 PID 是一种常用的控制算法，在每次执行时只调整控制器输出的变化量而非绝对值。这种方式有助于减少积分饱和现象，提高系统的响应速度和稳定性[^1]。

对于 STM32 来说，通过 HAL 库可以方便地配置定时器中断来周期性地采集传感器数据（如霍尔编码器反馈的速度），并将这些信息用于 PID 计算过程之中。PID 输出的结果通常用来改变 PWM 占空比从而影响电机的工作状态[^2]。

#### 代码结构设计
为了便于理解和维护，建议按照模块化的方式编写程序：

- **主函数**：初始化硬件资源（GPIO, TIM, UART等）、启动定时器中断服务例程；
- **PID 处理部分**：定义全局变量保存当前误差、上次误差及累积误差；编写 `PidCompute()` 函数完成比例、微分项的运算；
- **串口通讯处理**：接收来自 PC 端设置的目标参数并通过特定协议返回实际测量的数据给主机端显示或记录下来[^3]。

以下是简化版 C++风格伪码展示如何构建上述逻辑框架:

// 定义 PID 参数
float Kp = 0.5f;    // 比例系数
float Ki = 0.01f;   // 积分系数
float Kd = 0.1f;    // 微分系数

volatile float setPoint = 0;
volatile float input = 0;
volatile float lastInput = 0;
volatile int output = 0;

void PidInit() {
    // 初始化工作...
}

void PidCompute() {
    /* Compute all the working error variables */
    float error = setPoint - input;
    
    /* Compute proportional term */
    float pTerm = Kp * error;
    
    /* Compute integral and derivative terms here... */

    /* Remember some variables for next time */
    lastInput = input;
}

#### 上位机通信方案
考虑到实时性和简易性的需求，可以选择简单的 ASCII 字符串作为命令格式来进行双向交互。例如，“SPEED=XXX\r\n”表示设定目标转速为 XXX 转/分钟；而“STATUS?\r\n”的回应则可能是一组反映当前运行状况的信息字符串，比如：“CURRENT_SPEED=YYY&PWM=DUTY_CYCLE%\r\n”。

当接收到新的指令后，STM32 将更新内部对应的寄存器值，并依据最新的参考输入重新计算下一个采样时刻应施加于被控对象上的作用力大小——即调整 PWM 波形占空比以适应变化的需求[^4]。