基于msp430f5529的PID控制520编码器电机的代码

以下是一个基于 MSP430F5529 的 PID 控制 520 编码器电机的示例代码。该代码使用 TI 的 CCS 编译器和 MSP430Ware 库，可以通过调整 PID 参数来改进电机控制性能。

#include <msp430.h>
#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>
#include "driverlib.h"

#define PWM_PERIOD          1000
#define PWM_DUTY_MAX        800
#define PWM_DUTY_MIN        200
#define ENCODER_TICKS_MAX   520
#define PID_SAMPLE_TIME     10
#define PID_KP              0.5
#define PID_KI              0.2
#define PID_KD              0.05

volatile uint16_t encoder_ticks = 0;
volatile bool pid_flag = false;

void init_gpio(void)
{
    GPIO_setAsOutputPin(GPIO_PORT_P3, GPIO_PIN7); // PWM输出
    GPIO_setAsInputPin(GPIO_PORT_P1, GPIO_PIN2);  // 编码器A相输入
    GPIO_setAsInputPin(GPIO_PORT_P1, GPIO_PIN3);  // 编码器B相输入
    GPIO_setAsInputPin(GPIO_PORT_P1, GPIO_PIN4);  // 编码器Z相输入
    GPIO_enableInterrupt(GPIO_PORT_P1, GPIO_PIN2);
    GPIO_enableInterrupt(GPIO_PORT_P1, GPIO_PIN3);
    GPIO_enableInterrupt(GPIO_PORT_P1, GPIO_PIN4);
    GPIO_interruptEdgeSelect(GPIO_PORT_P1, GPIO_PIN2, GPIO_LOW_TO_HIGH_TRANSITION);
    GPIO_interruptEdgeSelect(GPIO_PORT_P1, GPIO_PIN3, GPIO_LOW_TO_HIGH_TRANSITION);
    GPIO_interruptEdgeSelect(GPIO_PORT_P1, GPIO_PIN4, GPIO_LOW_TO_HIGH_TRANSITION);
}

void init_timer(void)
{
    Timer_A_initUpModeParam timer_param = {0};
    timer_param.clockSource = TIMER_A_CLOCKSOURCE_SMCLK;
    timer_param.clockSourceDivider = TIMER_A_CLOCKSOURCE_DIVIDER_1;
    timer_param.timerPeriod = PWM_PERIOD;
    timer_param.timerInterruptEnable_TAIE = TIMER_A_TAIE_INTERRUPT_DISABLE;
    timer_param.captureCompareInterruptEnable_CCR0_CCIE = TIMER_A_CCIE_CCR0_INTERRUPT_DISABLE;
    timer_param.timerClear = TIMER_A_DO_CLEAR;
    timer_param.startTimer = false;
    Timer_A_initUpMode(TIMER_A0_BASE, &timer_param);
    Timer_A_startCounter(TIMER_A0_BASE, TIMER_A_UP_MODE);
}

void init_pwm(void)
{
    Timer_A_outputPWMParam pwm_param = {0};
    pwm_param.clockSource = TIMER_A_CLOCKSOURCE_SMCLK;
    pwm_param.clockSourceDivider = TIMER_A_CLOCKSOURCE_DIVIDER_1;
    pwm_param.timerPeriod = PWM_PERIOD;
    pwm_param.compareRegister = TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_1;
    pwm_param.compareOutputMode = TIMER_A_OUTPUTMODE_RESET_SET;
    pwm_param.dutyCycle = 0;
    Timer_A_outputPWM(TIMER_A0_BASE, &pwm_param);
}

void init_pid(void)
{
    PID_Init(PID_KP, PID_KI, PID_KD, PWM_DUTY_MAX, PWM_DUTY_MIN, PID_SAMPLE_TIME);
}

void main(void)
{
    WDT_A_hold(WDT_A_BASE);

    init_gpio();
    init_pwm();
    init_timer();
    init_pid();

    __enable_interrupt();

    while (1)
    {
        if (pid_flag)
        {
            uint16_t ticks = encoder_ticks;
            float error = (float) (ENCODER_TICKS_MAX - ticks);
            float duty = PID_Update(error);
            Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE, TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_1, (uint16_t) duty);
            pid_flag = false;
        }
    }
}

#pragma vector=PORT1_VECTOR
__interrupt void PORT1_ISR(void)
{
    switch (__even_in_range(P1IV, 12))
    {
        case 4: // 编码器A相输入
            if (GPIO_getInputPinValue(GPIO_PORT_P1, GPIO_PIN3))
                encoder_ticks++;
            else
                encoder_ticks--;
            break;

        case 6: // 编码器B相输入
            if (GPIO_getInputPinValue(GPIO_PORT_P1, GPIO_PIN2))
                encoder_ticks--;
            else
                encoder_ticks++;
            break;

        case 8: // 编码器Z相输入
            encoder_ticks = 0;
            break;

        default:
            break;
    }
}

#pragma vector=TIMER0_A1_VECTOR
__interrupt void TIMER0_A1_ISR(void)
{
    switch (__even_in_range(TA0IV, TA0IV_TAIFG))
    {
        case TA0IV_TACCR1:
            break;

        case TA0IV_TAIFG:
            pid_flag = true;
            break;

        default:
            break;
    }
}

该代码通过 GPIO 端口读取编码器的 A、B 相信号，并在 Z 相信号触发时将计数器清零。定时器每隔一段时间（PID_SAMPLE_TIME）触发一次 PID 控制，根据当前编码器计数器值计算出电机转速误差并输出 PWM 信号进行控制。PID 控制器使用 MSP430Ware 库中的实现，并通过调整 PID_KP、PID_KI 和 PID_KD 参数来优化电机控制性能。注意，PID 控制器的工作基于一定的采样时间，因此必须设置一个适当的采样时间以确保控制器的稳定性和响应速度。