SLAM+语音机器人DIY系列：（四）差分底盘设计——2.stm32主控软件设计

摘要

运动底盘是移动机器人的重要组成部分，不像激光雷达、IMU、麦克风、音响、摄像头这些通用部件可以直接买到，很难买到通用的底盘。一方面是因为底盘的尺寸结构和参数是要与具体机器人匹配的；另一方面是因为底盘包含软硬件整套解决方案，是很多机器人公司的核心技术，一般不会随便公开。出于强烈的求知欲与学习热情，我想自己DIY一整套两轮差分底盘，并且将完整的设计过程公开出去供大家学习。说干就干，本章节主要内容：

1.stm32主控硬件设计

2.stm32主控软件设计

3.底盘通信协议

4.底盘ROS驱动开发

5.底盘PID控制参数整定

6.底盘里程计标

2.stm32主控软件设计

上一节搭建好了底盘的stm32主控硬件，现在就来说说怎么开发配套的stm32软件。关于建立stm32工程、使用stm32开发库、stm32软件调试方法等基础知识就不多说了，有需要的可以查阅相关资料学习，我觉得http://www.openedv.com《正点原子》的开发资料写的还可以。我就直接从底盘控制的项目入手，直接进行项目中各个功能需求开始分析讲解，如图11，是我的底盘控制stm32工程项目。

（图11）底盘控制stm32工程项目

2.1.电机控制

电机控制分为两个部分（电机转向控制、电机转速控制），这些都集成在了电机驱动芯片TB6612FNG里面，所以只需要用单片机的IO口产生控制转向的高低电平和控制转速的PWM波就能实现。

首先，初始化IO口作为输出脚，用于产生高低电平输出来控制转向，实例代码如图12。

（图12）电机转向控制IO口初始化

然后，用通用定时器TIM4的通道CH1和CH2分别产生两路PWM输出用于两个电机的转速控制，定时器默认引脚分配如图13。

（图13）stm32定时器通道默认引脚分配

初始化通用定时器TIM4的通道CH1和CH2为PWM输出，实例代码如14。

（图14）电机转速控制IO口初始化

最后，将电机转向和速度控制的操作封装在一个函数中，便于其它地方调用，实例代码如图15。

（图15）电机转向和速度控制封装

2.2.编码器数据读取

编码器对底盘来说至关重要，一方面底盘通过编码器的反馈进行PID闭环速度控制，另一方面底盘通过编码器进行航迹推演得到里程计用于后续的定位与导航等高级算法中。这里用到的编码器是正交编码器，所以直接使用通用定时器的输入捕获中的编码器模式来读取编码器。采用通用定时器TIM2的通道CH1和CH2捕获encoder1的A相和B相脉冲，采用通用定时器TIM3的通道CH1和CH2捕获encoder2的A相和B相脉冲。

先初始化TIM2作为编码器encoder1的捕获，实例代码如图16。

（图16）初始化TIM2作为编码器encoder1的捕获

然后，将读取编码器计数值的操作封装在一个函数中，便于其它地方调用，实例代码如图17。

（图17）读取编码器encoder1计数值封装

最后，编写TIM2计数溢出时的中断处理函数，实例代码如图18。

（图18）TIM2计数溢出中断处理函数

同理可得TIM3捕获encoder2的代码实现，这里就不在赘述了。

2.3.串口数据收发

串口2是数据接口，负责接收上位机发送过来的控制指令，同时将编码器值返回给上位机；串口1是debug接口，负责接收上位机发送过来的版本信息请求、PIDm默认值恢复、PID值设定等调试指令，同时将程序中的debug打印信息返回给上位机。但是在底盘正常工作时，只需要连接串口2；串口1是预留出来给有需要自己动手修改PID参数使用的。

首先，配置串口1，先对串口1的输出进行printf函数打印支持，实例代码如图19。