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/******************** (C) COPYRIGHT 2023 GeekRebot *****************************
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* File Name : car.c
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* Current Version : V1.0 & ST 3.5.0
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* Author : zhanli 719901725@qq.com
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* Date of Issued : 2023.04.06 zhanli: Create
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* Comments : GeekRebot 动力调整控制
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#include "car.h"
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#include "pid.h"
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#include "motor.h"
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#include "bluetooth.h"
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int Encoder_Left, Encoder_Right; // 编码器脉冲数
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int Moto_Left, Moto_Right;
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int para_L, para_R; // 增量
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// 这个设置很重要
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int SetPoint = 70; // 设置目标值单位RPM，如果转换成线速度 = setopint*轮子周长 = setpoint*3.14*0.065(轮子直径65mm) 单位就是m/min 一定要搞清楚车轮转速和线速的关系
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// 使用减速比是1：120的减速箱。根据实际电机的减速比的配置修改以下参数
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// 6240=13*4*120：霍尔编码器13线，STM32编码器模式 4倍频，减速箱1：120
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// 2496=13*4*48：霍尔编码器13线，STM32编码器模式 4倍频，减速箱1：48
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#define SetPointL SetPoint * 2496 / 600 // 换算成编码器脉冲数，因为最终pid控制的是编码器的脉冲数量
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#define SetPointR SetPoint * 2496 / 600 // 换算成编码器脉冲数，因为最终pid控制的是编码器的脉冲数量
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// 各种变量
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u32 temp1, temp2;
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float temp3, temp4;
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char set_speed[5]; // 车速显示小数
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char speed[5]; // 车速显示小数
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// Time1定时器1中断服务函数
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// 100ms定时
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float Angle_Balance, Gyro_Balance;
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u8 Flag_Stop = 1;
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static u8 Flag_Target; // 控制函数相关变量，提供10ms基准
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int Balance_Pwm, Velocity_Pwm; // 平衡环PWM变量，速度环PWM变量
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int Motor_Left, Motor_Right; // 电机PWM变量 应是Motor的 向Moto致敬
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void TIM6_IRQHandler(void)
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{
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static int count = 0;
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// 到达定时器周期
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if (TIM_GetFlagStatus(TIM6, TIM_IT_Update) != RESET)
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{
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TIM_ClearITPendingBit(TIM6, TIM_FLAG_Update); // 清中断
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LED_Flash(5); // 500ms闪烁一次
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// count++;
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//
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// if(count < 10){
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// return;
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// }
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//
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// count = 0;
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// wheel写法
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Encoder_Left = -(Read_Encoder(2) - 30000); // 读取左轮编码器的值，前进为正，后退为负
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Encoder_Right = -(Read_Encoder(4) - 30000); // 读取右轮编码器的值，前进为正，后退为负
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Get_Angle(); // 更新姿态, 5ms读取一次
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// PB_USART_printf(USART2, (u8 *)"Ctl::Pitch = %d\r\n", (int)Pitch);
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//PB_USART_printf(USART2, (u8 *)"Encoder Left = %d Right = %d\r\n", (int)Encoder_Left, (int)Encoder_Right);
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// // 通过Flag_Target调整控制小车的频率
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// if(Flag_Target==1)
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// return;
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// 平衡PID控制 Gyro_Balance平衡角速度极性：前倾为正，后倾为负
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Balance_Pwm = Balance(Angle_Balance, Gyro_Balance);
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// 速度环PID控制 记住，速度反馈是正反馈，就是小车快的时候要慢下来就需要再跑快一点
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//Velocity_Pwm = Velocity(Encoder_Left,Encoder_Right);
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// 如果角度检测到异常, 或者其他需要停止的状态
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if (Turn_Off(Angle_Balance))
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{
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// 停止电机
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Car_Stop();
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//PB_USART_printf(USART2, (u8 *)"Stop\n");
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return;
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}
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Motor_Left = Balance_Pwm + Velocity_Pwm; // 计算左轮电机最终PWM
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Motor_Right = Balance_Pwm + Velocity_Pwm; // 计算右轮电机最终PWM
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// PWM限幅
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Motor_Left = MotorPwmLimit(Motor_Left, 1900, -1900);
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Motor_Right = MotorPwmLimit(Motor_Right, 1900, -1900);
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// 设置电机的速度
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//Motor_SetPwm(Motor_Left, Motor_Right); // 赋值给PWM寄存器
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}
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}
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* Function : Balance
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* Description : 直立PD控制
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* Input : Angle:角度, Gyro:角速度
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* Author : zhanli&719901725@qq.com
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* Date : 2023/05/20 zhanli
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*---------------------------------------------------------------------**/
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int Balance(float Angle, float Gyro)
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{
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// 直立环PD参数
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float Balance_Kp = 100, Balance_Kd = 1.08;
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float Angle_bias, Gyro_bias;
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int balance;
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// 求出平衡的角度中值 和机械相关
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Angle_bias = Middle_angle - Angle;
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Gyro_bias = 0 - Gyro;
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// 计算平衡控制的电机PWM PD控制 kp是P系数 kd是D系数
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balance = -Balance_Kp * Angle_bias - Gyro_bias * Balance_Kd;
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return balance;
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}
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/**************************************************************************
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Function: Speed PI control
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Input : encoder_left：Left wheel encoder reading；encoder_right：Right wheel encoder reading
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Output : Speed control PWM
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函数功能：速度控制PWM
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入口参数：encoder_left：左轮编码器读数；encoder_right：右轮编码器读数
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返回 值：速度控制PWM
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**************************************************************************/
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int Velocity(int encoder_left, int encoder_right)
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{
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float Velocity_Kp = 160, Velocity_Ki = 0.8; // 速度环PI参数
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static float velocity, Encoder_Least, Encoder_bias;
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static float Encoder_Integral;
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// 速度PI控制器
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// 获取最新速度偏差-测量速度（左右编码器之和）- 目标速度（此处为零）
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Encoder_Least = 0 - (encoder_left + encoder_right);
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// 一阶低通滤波器
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Encoder_bias *= 0.8;
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Encoder_bias += Encoder_Least * 0.2;
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// 相当于上次偏差的0.8 + 本次偏差的0.2，减缓速度差值，减少对直立的干扰
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// 积分出位移 积分时间：10ms
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Encoder_Integral += Encoder_bias;
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// 积分限幅
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if (Encoder_Integral > 10000)
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Encoder_Integral = 10000;
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if (Encoder_Integral < -10000)
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Encoder_Integral = -10000;
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// 速度控制
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velocity = -Encoder_bias * Velocity_Kp - Encoder_Integral * Velocity_Ki;
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if (Turn_Off(Angle_Balance) == 1 || Flag_Stop == 1)
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Encoder_Integral = 0; // 电机关闭后清除积分
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return velocity;
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}
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/**************************************************************************
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Function: Assign to PWM register
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Input : motor_left：Left wheel PWM；motor_right：Right wheel PWM
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Output : none
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函数功能：赋值给PWM寄存器
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入口参数：左轮PWM、右轮PWM
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||
返回 值：无
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**************************************************************************/
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void Motor_SetPwm(int motor_left, int motor_right)
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{
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if (motor_left > 0)
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{
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Motor_CtlLeft(GO);
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||
}
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||
else
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||
{
|
||
Motor_CtlLeft(BACK);
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||
}
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TIM3->CCR3 = myabs(motor_left);
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||
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||
if (motor_right > 0)
|
||
{
|
||
Motor_CtlRight(GO);
|
||
}
|
||
else
|
||
{
|
||
Motor_CtlRight(BACK);
|
||
}
|
||
TIM3->CCR4 = myabs(motor_right);
|
||
}
|
||
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/**************************************************************************
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Function: PWM limiting range
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Input : IN：Input max：Maximum value min：Minimum value
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Output : Output
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函数功能：限制PWM赋值
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入口参数：IN：输入参数 max：限幅最大值 min：限幅最小值
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||
返回 值：限幅后的值
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**************************************************************************/
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int MotorPwmLimit(int IN, int max, int min)
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{
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int OUT = IN;
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if (OUT > max)
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||
OUT = max;
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||
if (OUT < min)
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||
OUT = min;
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return OUT;
|
||
}
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/**************************************************************************
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||
Function: Press the key to modify the car running state
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||
Input : none
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||
Output : none
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||
函数功能：按键修改小车运行状态
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入口参数：无
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||
返回 值：无
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**************************************************************************/
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||
void Key(void)
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{
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u8 tmp;
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// tmp=click();
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if (tmp == 1)
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Flag_Stop = !Flag_Stop; // 单击控制小车的启停
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}
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/**************************************************************************
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||
Function: If abnormal, turn off the motor
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Input : angle：Car inclination；voltage：Voltage
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Output : 1：abnormal；0：normal
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||
函数功能：异常关闭电机
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||
入口参数：angle：小车倾角
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||
返回 值：1：异常 0：正常
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||
**************************************************************************/
|
||
u8 Turn_Off(float angle)
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||
{
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u8 temp;
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if (angle < -40 || angle > 40) // 倾角大于40度关闭电机
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||
{ // Flag_Stop置1关闭电机
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||
temp = 1;
|
||
}
|
||
else
|
||
temp = 0;
|
||
return temp;
|
||
}
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||
|
||
/**************************************************************************
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||
Function: Get angle
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||
Input : way：The algorithm of getting angle 1：DMP 2：kalman 3：Complementary filtering
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||
Output : none
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||
函数功能：获取角度
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||
入口参数：无
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||
返回 值：无
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||
**************************************************************************/
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||
void Get_Angle(void)
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||
{
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||
Read_DMP(); // 读取加速度、角速度、倾角
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||
Angle_Balance = Pitch; // 更新平衡倾角,前倾为正，后倾为负
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||
Gyro_Balance = gyro[0]; // 更新平衡角速度,前倾为正，后倾为负
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||
}
|
||
|
||
/**************************************************************************
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||
Function: Absolute value function
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Input : a：Number to be converted
|
||
Output : unsigned int
|
||
函数功能：绝对值函数
|
||
入口参数：a：需要计算绝对值的数
|
||
返回 值：无符号整型
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||
**************************************************************************/
|
||
int myabs(int a)
|
||
{
|
||
int temp;
|
||
if (a < 0)
|
||
{
|
||
temp = -a;
|
||
}
|
||
else
|
||
{
|
||
temp = a;
|
||
}
|
||
return temp;
|
||
}
|