两轮平衡小车制作保姆式教程（2-1）——软件模块：JY62

2024-01-27 10:36
文章标签 模块 教程 软件 制作 平衡 小车 两轮 保姆式 jy62

本文主要是介绍两轮平衡小车制作保姆式教程（2-1）——软件模块：JY62，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

✅作者简介：大家好我是：麦克斯科技，希望一起努力，一起进步！

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🔥系列专栏：两轮平衡小车制作保姆式教程
🏷️非常欢迎大家在评论区留言交流，互相学习！

提前声明：博客中给出的代码经过多个项目测试，实测能用，性能稳定，请大家放心使用！

前言

本系列博客将从硬件到软件详细介绍“如何制作一辆两轮自平衡小车”，笔者毫无保留，以最通俗易懂的语言，以最简单的实现方案，分享自己从0到1制作平衡小车的全过程，相信跟着我的教程，大家也能顺利制作一台属于自己的平衡车。系列专栏：🔥两轮平衡小车制作保姆式教程🔥

首先，给大家提前交个底，其实制作一台平衡小车并不难，用到的主要模块就是陀螺仪，而最主要的控制算法就是PID算法，而且平衡小车对陀螺仪与PID算法的掌握程度要求并不是很高，所以适合初学者来作为项目练手。

该系列教程一共分为4个板块，分为《硬件选型》、《软件模块》、《直立环、速度环、转向环》、《调参保姆级教程》，4个板块条理清晰，层次分明，简明扼要，请大家跟着我开始学习吧！

软件模块

软件主要模块：陀螺仪、编码器、0.96寸OLED显示屏、电机、直立环、速度环、转向环等。

陀螺仪JY62

这里我用钱来解决了麻烦的问题，重金入手了一个性能较好的六轴陀螺仪jy62。只需要使用单片机的一个串口，这个模块对数据的处理已经做的很成功了。

我使用的主控是TM4C123，我也会给出使用STM32的代码，两个芯片是同一个处理思路，只是两个芯片的底层函数不一样。照着我的文件形式，建立imu.c与imu.h或者mt_jy62.c与mt_jy62.c，复制粘贴我的代码，根据实际情况修改，绝对能用，我在电赛和课设都是用的这个代码，实测真好用！

TM4C123的JY62底层程序

imu.c

//
// Created by 麦克斯科技.
//
#include "platform/platform.h"static uint8_t buffer[11];
imu_data_t acceleration, gyroscope, angle;// uart1
void imu_init()
{SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOB);SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_UART1);GPIOPinConfigure(GPIO_PB0_U1RX);GPIOPinConfigure(GPIO_PB1_U1TX);GPIOPinTypeUART(GPIO_PORTB_BASE, GPIO_PIN_0);GPIOPinTypeUART(GPIO_PORTB_BASE, GPIO_PIN_1);UARTConfigSetExpClk(UART1_BASE, SysCtlClockGet(), 115200, UART_CONFIG_WLEN_8|UART_CONFIG_STOP_ONE|UART_CONFIG_PAR_NONE);UARTFIFOEnable(UART1_BASE);UARTFIFOLevelSet(UART1_BASE, UART_FIFO_TX2_8, UART_FIFO_RX2_8);UARTIntEnable(UART1_BASE, UART_INT_RX|UART_INT_RT);void imu_handler(void);UARTIntRegister(UART1_BASE, imu_handler);IntPrioritySet(INT_UART1, USER_INT2);IntEnable(INT_UART1);IntMasterEnable();UARTEnable(UART1_BASE);
}static uint8_t get_verify_code()
{uint32_t sum = 0;for (uint8_t i = 0; i < 10; ++i) {sum += buffer[i];}return sum&0xff;
}int32_t k = 0;
void imu_analysis()
{static float last_angle_z = 0, angle_z = 0;switch (buffer[1]) {case 0x51:acceleration.x = (float )((int16_t)(buffer[2]|(buffer[3]<<8)))/32768*16;acceleration.y = (float )((int16_t)(buffer[4]|(buffer[5]<<8)))/32768*16;acceleration.z = (float )((int16_t)(buffer[6]|(buffer[7]<<8)))/32768*16;break;case 0x52:gyroscope.x = (float )((int16_t)(buffer[2]|(buffer[3]<<8)))/32768*2000;gyroscope.y = (float )((int16_t)(buffer[4]|(buffer[5]<<8)))/32768*2000;gyroscope.z = (float )((int16_t)(buffer[6]|(buffer[7]<<8)))/32768*2000;break;case 0x53:angle.x = (float )((int16_t)(buffer[2]|(buffer[3]<<8)))/32768*180;angle.y = (float )((int16_t)(buffer[4]|(buffer[5]<<8)))/32768*180;angle_z = (float )((int16_t)(buffer[6]|(buffer[7]<<8)))/32768*180;break;}if (last_angle_z < -90 && angle_z > 90)k --;if (last_angle_z > 90 && angle_z < -90)k ++;last_angle_z = angle_z;
//    printf("k:%ld\n", k);angle.z = angle_z + (float )k*360;
}#define ERROR   0
#define DOING   1
#define SUCCESS 2
static uint8_t n = 0, state = 0;
void imu_handler()
{uint32_t data;uint32_t status=UARTIntStatus(UART1_BASE, true);UARTIntClear(UART1_BASE, status);while(UARTCharsAvail(UART1_BASE)){data = UARTCharGetNonBlocking(UART1_BASE)&0xff;//	data = UARTCharGet(UART1_BASE)&0xff;//	UARTCharPutNonBlocking(UART0_BASE, data);//	printf("data:%d\n", data);if (state == ERROR){n = 0;}buffer[n] = (uint8_t)data;if (n == 0){if (buffer[0] == 0x55){state = DOING;} else{state = ERROR;}} else if (n == 10){if (buffer[10] == get_verify_code()){state = SUCCESS;} else{state = ERROR;}}n += 1;if (state == SUCCESS){
//			printf("OK\n");imu_analysis();state = ERROR;}}
}

imu.h

//
// Created by 麦克斯科技.
//
#ifndef IMU_H
#define IMU_Htypedef struct {float x;float y;float z;
}imu_data_t;void imu_init(void);
extern imu_data_t acceleration, gyroscope, angle;
#endif /* IMU_H */

STM32F103的JY62底层程序

mt_jy62.c

//
// Created by 麦克斯科技.
//
#include "mt_jy62.h"
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include "hal_usart.h"
#include "mt_pid.h"static int32_t n = 0 ;
int32_t state = 0;
static uint8_t buffer[11];
imu_data_t acceleration, gyroscope, angle; 
int32_t k = 0;
char analysis_flag = 0;
void imu_analysis(void)
{static float last_angle_z = 0, angle_z = 0;switch (buffer[1]) {case 0x51:acceleration.x = (float )((int16_t)(buffer[2]|(buffer[3]<<8)))/32768*16;acceleration.y = (float )((int16_t)(buffer[4]|(buffer[5]<<8)))/32768*16;acceleration.z = (float )((int16_t)(buffer[6]|(buffer[7]<<8)))/32768*16;break;case 0x52:gyroscope.x = (float )((int16_t)(buffer[2]|(buffer[3]<<8)))/32768*2000;gyroscope.y = (float )((int16_t)(buffer[4]|(buffer[5]<<8)))/32768*2000;gyroscope.z = (float )((int16_t)(buffer[6]|(buffer[7]<<8)))/32768*2000;break;case 0x53:angle.x = (float )((int16_t)(buffer[2]|(buffer[3]<<8)))/32768*180;angle.y = (float )((int16_t)(buffer[4]|(buffer[5]<<8)))/32768*180;angle_z = (float )((int16_t)(buffer[6]|(buffer[7]<<8)))/32768*180;break;}if (last_angle_z < -90 && angle_z > 90){//	k = -1;k--;}if (last_angle_z > 90 && angle_z < -90){ //	k = 1;k++;}last_angle_z = angle_z;angle.z = angle_z + k*360;}static uint8_t get_verify_code()
{uint32_t sum = 0;for (uint8_t i = 0; i < 10; ++i) {sum += buffer[i];}return sum&0xff;
}
void USART1_IRQHandler(void)                  //串口3中断服务程序
{uint32_t data;if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE) != RESET){							data =  USART_ReceiveData(USART1)&0xff;if (state == ERROR){n = 0;}buffer[n] = (uint8_t)data;if (n == 0){if (buffer[0] == 0x55){state = DOING;} else{state = ERROR;}}else if (n == 10){if (buffer[10] == get_verify_code()){state = SUCCESS;} else{state = ERROR;}}
//		else
//		{
//			state = ERROR;
//		}n += 1;if (state == SUCCESS){imu_analysis();//analysis_flag = 1;state = ERROR;}else{analysis_flag = 0;}USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE);}	}

mt_jy62.h

//
// Created by 麦克斯科技.
//
#ifndef _MT_JY62_H
#define _MT_JY62_H#include "stm32f10x.h"
//**************************************************
typedef struct {int x;int y;int z;
}imu_data_t;#define ERROR   0
#define DOING   1
#define SUCCESS 2void imu_init(void);
void imu_analysis(void);
extern imu_data_t acceleration, gyroscope, angle;
//extern int32_t state;
extern char analysis_flag;#endif

代码分析

按函数分析

void imu_init()； //imu初始化

陀螺仪的初始化，初始化引脚，注册串口中断函数，打开中断。

void imu_init()
{SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOB);SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_UART1);GPIOPinConfigure(GPIO_PB0_U1RX);GPIOPinConfigure(GPIO_PB1_U1TX);GPIOPinTypeUART(GPIO_PORTB_BASE, GPIO_PIN_0);GPIOPinTypeUART(GPIO_PORTB_BASE, GPIO_PIN_1);UARTConfigSetExpClk(UART1_BASE, SysCtlClockGet(), 115200, UART_CONFIG_WLEN_8|UART_CONFIG_STOP_ONE|UART_CONFIG_PAR_NONE);UARTFIFOEnable(UART1_BASE);UARTFIFOLevelSet(UART1_BASE, UART_FIFO_TX2_8, UART_FIFO_RX2_8);UARTIntEnable(UART1_BASE, UART_INT_RX|UART_INT_RT);void imu_handler(void);UARTIntRegister(UART1_BASE, imu_handler);IntPrioritySet(INT_UART1, USER_INT2);IntEnable(INT_UART1);IntMasterEnable();UARTEnable(UART1_BASE);
}
static uint8_t get_verify_code()；//数据校准

10个为一组，对串口获取到的 buffer[i]数据进行求和。

static uint8_t get_verify_code()
{uint32_t sum = 0;for (uint8_t i = 0; i < 10; ++i) {sum += buffer[i];}return sum&0xff;
}
void imu_analysis()； //数据分析

对陀螺仪获取到的数据进行处理，得到角速度和角度。

其中有一个对角度的巧妙处理，是的偏航角以z轴作为0度分界，解决陀螺仪自身得到角度的不连续性。

    if (last_angle_z < -90 && angle_z > 90)k --;if (last_angle_z > 90 && angle_z < -90)k ++;last_angle_z = angle_z;
//    printf("k:%ld\n", k);angle.z = angle_z + (float )k*360;

int32_t k = 0;
void imu_analysis()
{static float last_angle_z = 0, angle_z = 0;switch (buffer[1]) {case 0x51:acceleration.x = (float )((int16_t)(buffer[2]|(buffer[3]<<8)))/32768*16;acceleration.y = (float )((int16_t)(buffer[4]|(buffer[5]<<8)))/32768*16;acceleration.z = (float )((int16_t)(buffer[6]|(buffer[7]<<8)))/32768*16;break;case 0x52:gyroscope.x = (float )((int16_t)(buffer[2]|(buffer[3]<<8)))/32768*2000;gyroscope.y = (float )((int16_t)(buffer[4]|(buffer[5]<<8)))/32768*2000;gyroscope.z = (float )((int16_t)(buffer[6]|(buffer[7]<<8)))/32768*2000;break;case 0x53:angle.x = (float )((int16_t)(buffer[2]|(buffer[3]<<8)))/32768*180;angle.y = (float )((int16_t)(buffer[4]|(buffer[5]<<8)))/32768*180;angle_z = (float )((int16_t)(buffer[6]|(buffer[7]<<8)))/32768*180;break;}if (last_angle_z < -90 && angle_z > 90)k --;if (last_angle_z > 90 && angle_z < -90)k ++;last_angle_z = angle_z;
//    printf("k:%ld\n", k);angle.z = angle_z + (float )k*360;
}
void imu_handler()； //中断回调函数

处理中断工作。在这里面调用imu_analysis()函数。

#define ERROR   0
#define DOING   1
#define SUCCESS 2
static uint8_t n = 0, state = 0;
void imu_handler()
{uint32_t data;uint32_t status=UARTIntStatus(UART1_BASE, true);UARTIntClear(UART1_BASE, status);while(UARTCharsAvail(UART1_BASE)){data = UARTCharGetNonBlocking(UART1_BASE)&0xff;//	data = UARTCharGet(UART1_BASE)&0xff;//	UARTCharPutNonBlocking(UART0_BASE, data);//	printf("data:%d\n", data);if (state == ERROR){n = 0;}buffer[n] = (uint8_t)data;if (n == 0){if (buffer[0] == 0x55){state = DOING;} else{state = ERROR;}} else if (n == 10){if (buffer[10] == get_verify_code()){state = SUCCESS;} else{state = ERROR;}}n += 1;if (state == SUCCESS){
//			printf("OK\n");imu_analysis();state = ERROR;}}
}

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