MSPM0G3507_2024电赛自动行驶小车(H题)_问题与感悟

这次电赛题目选的简单了，还规定不能使用到摄像头，这让我之前学习的Opencv 4与树莓派无用武之地了，但我当时对于三子棋题目饶有兴趣，但架不住队友想稳奖，只能选择这个H题了......

之后我还想抽空将这个E题三子棋题目做做，写篇博客实现一下......

这篇文就将一些过程中 遇到的问题 与 可能的解决法 讲一下.....

目录

MSPM0G3507库函数问题与修改：

端口状态读取函数问题：

串口接收函数存在强制类型转换：

汇编文件定义的数据处理栈过小：

直流电机干扰磁场：

题目思路：

PID角度惯导：

PID角度惯导视频：

第一题：

第一题视频：

第二题：

第二题视频：

 第三题：

第三题视频：

主函数与状态安排：

网上查阅资料贴出：

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MSPM0G3507库函数问题与修改：

端口状态读取函数问题：

在尝试通过读取引脚高低电平来获取八路寻迹的端口状态时，发现它的引脚读取函数设计有些奇特，返回值不是类似于STM32的那种0和1，

我们发现 DL_GPIO_readPins(GPIOA, DL_GPIO_PIN_15) ，低电平就返回0，而高电平返回的不是1，而是引脚的编号......

串口接收函数存在强制类型转换：

在使用串口时发现 STATIC INLINE uint8 t DL UART receiveData(UART Regs *uart)

存在强制类型转换的现象:

这会将十六进制发送过来的数据强制转换为0~255的十进制数据,这是个多此一举的冗余步骤

随后去掉了这个强制类型转换：

汇编文件定义的数据处理栈过小：

在进行串口与数据接收时，我写了一个函数用于解算数据包以及计算角度，没想到在进行通信测试时，串口一直没有执行printf返回给上位机任何数据，后来才发现是在解算步骤卡住了：

以下是我解算JY901B陀螺仪 数据包定义的数据变量与函数，该函数在串口中断中调用：

数据变量：

最终结算好的数据存在了float Angle_R[3];中

#include <string.h>uint8_t RX_BUFFER[10];typedef struct
{float angle[3];
}Angle;struct SAngle//角度
{short Angle[3];short T;
};struct SAngle stcAngle;
float Angle_R[3];void JY901_Process(uint8_t RxData);

函数：

void JY901_Process(uint8_t RxData)
{static uint8_t state=0;static uint8_t bufsize=0;switch(state){case 0://搜索到帧头if(RxData==0x55)	{ state=1;}else state=0;break;case 1://搜索到角度帧if(RxData==0x53)	{ state=2;}else state=0; //否则重新搜素break;case 2:RX_BUFFER[bufsize]=RxData;bufsize++;if(bufsize==9){state=3;bufsize=0;}break;case 3:memcpy(&stcAngle,&RX_BUFFER[0],8);for(uint8_t j = 0; j < 3; j++){Angle_R[j] = (float)stcAngle.Angle[j]/32768*180;}state = 0;break;}}

随后为了解决这个问题，将汇编文件的栈大小进行了修改：

修改后：

直流电机干扰磁场：

中途发现陀螺仪存在左右飘逸的现象，起初怀疑是直流电机磁场对它有影响，就将直流电机的外壳接地了，结果发现影响更大了，就不在接地了.....

题目思路：

PID角度惯导：

这是将电机速度闭环之后，再对角度闭环的结果：可以使小车保持在一个角度：

 //用于初始化pid参数的函数
void PID_Init(PID *pid, float p, float i, float d, float maxI, float maxOut)
{pid->kp = p;pid->ki = i;pid->kd = d;pid->maxIntegral = maxI;pid->maxOutput = maxOut;
}//进行一次pid计算
//参数为(pid结构体,目标值,反馈值)，计算结果放在pid结构体的output成员中
void PID_Calc(PID *pid, float reference, float feedback)
{//更新数据pid->lastError = pid->error; //将旧error存起来pid->error = reference - feedback; //计算新error//计算微分float dout = (pid->error - pid->lastError) * pid->kd;//计算比例float pout = pid->error * pid->kp;//计算积分pid->integral += pid->error * pid->ki;//积分限幅if(pid->integral > pid->maxIntegral) pid->integral = pid->maxIntegral;else if(pid->integral < -pid->maxIntegral) pid->integral = -pid->maxIntegral;//计算输出pid->output = pout+dout + pid->integral;//输出限幅if(pid->output > pid->maxOutput) pid->output =   pid->maxOutput;else if(pid->output < -pid->maxOutput) pid->output = -pid->maxOutput;
}//首先定义PID结构体用于存放一个PID的数据
typedef struct
{float kp, ki, kd; //三个系数float error, lastError; //误差、上次误差float integral, maxIntegral; //积分、积分限幅float output, maxOutput; //输出、输出限幅
}PID;PID mypid = {0}; //创建一个PID结构体变量
PID_Init(&mypid, 1.5, 0, 3, 80, 100); //初始化PID参数

角度PID计算惯导部分：

char imu2(float angle)
{char flag = 0;float chazhi_angle;chazhi_angle = fabs(Angle_R[2] - angle);targetValue=angle;float feedbackValue = Angle_R[2]; //这里获取到被控对象的反馈值PID_Calc(&mypid, targetValue, feedbackValue); //进行PID计算，结果在output成员变量设定执行器输出大小(mypid.output);SPEEED[0]=mypid.output;SPEEED[1]=mypid.output*(-1);SPEEED[2]=mypid.output;SPEEED[3]=mypid.output*(-1);I2C_Write_Len(MOTOR_FIXED_SPEED_ADDR,SPEEED,4);						//控制电机转动if(chazhi_angle<3) {return 1;}return 0;
}

PID角度惯导视频：

PID角度惯导视频

第一题：

就将小车四个电机闭环，保持同速即可,使用状态机的思维去写的，写一个状态就测试一次小车的具体运行程序结果，看是否需要添加或修改其余传感器逻辑......

这里我有个空闲状态，一旦切换到空闲状态，小车就会对0度进行角度惯导......

//任务1
void TASK_1(void)
{GET_FTT_PORT_status();if(DL_GPIO_readPins(GPIOA, DL_GPIO_PIN_16)==0){beep(1);led(1);	delay_ms(10);	  beep(0);led(0);status1 =1;status3=99;}//选择状态进入switch(status1){case 0:target_angle_F=1;target_angle=0;system_idie_state();     break;   //系统空闲状态:case 1: //无脑直线 //GET_FTT_PORT_status();target_angle_F=0;target_angle=0;         SPEEED[0]=45*(-1);SPEEED[1]=45;SPEEED[2]=45;SPEEED[3]=45*(-1);I2C_Write_Len(MOTOR_FIXED_SPEED_ADDR,SPEEED,4);						//控制电机转动//任意检测到线if(L1==1 || L2==1 || L3==1|| L4==1|| L5==1|| L6==1|| L7==1|| L8==1){SPEEED[0]=0;SPEEED[1]=0;SPEEED[2]=0;SPEEED[3]=0;I2C_Write_Len(MOTOR_FIXED_SPEED_ADDR,SPEEED,4);						//控制电机转动beep(1);led(1);delay_ms(15);beep(0);led(0);status1=0;}break;}			
}

第一题视频：

2024电赛自动行驶小车(H题)_第一问

第二题：

这题的A->B部分就是先靠PID直线，然后巡线，然后想办法通过陀螺仪反馈使小车转到差不多180度的位置，陀螺仪因为读取方式不同，其实转到180度正还是不容易的......

然后我定的是-178度位置，为了防止它缓慢偏出线，我又增加了179的惯导在直行的逻辑中，（但这样简单粗暴的添加使得我的小车挺抖......）

//任务2  不许删动
//放置时 先正放再 向左边斜放 
void TASK_2(void)
{GET_FTT_PORT_status();         //获得巡线返回if(DL_GPIO_readPins(GPIOA, DL_GPIO_PIN_15)==0){	  beep(1);led(1);	delay_ms(10); beep(0);led(0);		status2=1;status1=99;status3=99;}switch (status2){case 0:system_idie_state();    break;case 1://A->B 无脑直线		target_angle_F=0;//imu2(0);         //惯导直行SPEEED[0]=45*(-1);SPEEED[1]=45;SPEEED[2]=45;SPEEED[3]=45*(-1);I2C_Write_Len(MOTOR_FIXED_SPEED_ADDR,SPEEED,4);						//控制电机转动//任意检测到线if(L1==1 || L2==1 || L3==1|| L4==1|| L5==1|| L6==1|| L7==1|| L8==1){beep(1);led(1);delay_ms(15);beep(0);led(0);status2=2;status=1;}break;case 2://B->C 巡线 FTT_judge_status();//判定巡线系统状态target_angle_F=0;//	//先清零系统预设方向status_Direction=0;//八路寻迹判断系统状态,一般会传给status_Direction数值FTT_judge_status();//选择状态进入switch(status){case 0:system_idie_state();     break;   //系统空闲状态:case 1:system_follow_straight();break;	 //系统直线寻迹状态（可带小弧度偏转） case 2:system_Turn_left();      break;   //小车左转调整状态case 3:system_Turn_right();     break;   //小车右转调整状态//case 4:system_stop();           break;   //停车}	//已经到C了if(L1==0&&L2==0&&L3==0&&L4==0&&L5==0&&L6==0&&L7==0&&L8==0 &&(fabs(Angle_R[2]+180)<=15)){beep(1);led(1);delay_ms(15);beep(0);led(0);//imu2(-60);   //偏正//targetValue=-44;target_angle_F=0;while(imu2_my(-175)==0)status2=3;status=0;		}//有可能是巡线时遇到调整角度黑线在夹缝		else if(L1==0&&L2==0&&L3==0&&L4==0&&L5==0&&L6==0&&L7==0&&L8==0){//imu2(-120);         //惯导偏正(向右)	system_Turn_right();}	break;case 3://C->D  无脑执行imu2_my(-177);         //惯导直行 175SPEEED[0]=45*(-1);SPEEED[1]=45;SPEEED[2]=45;SPEEED[3]=45*(-1);I2C_Write_Len(MOTOR_FIXED_SPEED_ADDR,SPEEED,4);						//控制电机转动//任意检测到线if(L1==1 || L2==1 || L3==1|| L4==1|| L5==1|| L6==1|| L7==1|| L8==1){beep(1);led(1);delay_ms(15);beep(0);led(0);status2=4;status=1;}break;case 4://D->A   //	//先清零系统预设方向status_Direction=0;//八路寻迹判断系统状态,一般会传给status_Direction数值FTT_judge_status();//选择状态进入switch(status){case 0:system_idie_state();     break;   //系统空闲状态:case 1:system_follow_straight();break;	 //系统直线寻迹状态（可带小弧度偏转） case 2:system_Turn_left();      break;   //小车左转调整状态case 3:system_Turn_right();     break;   //小车右转调整状态//case 4:system_stop();           break;   //停车}	//已经到A了if(L1==0&&L2==0&&L3==0&&L4==0&&L5==0&&L6==0&&L7==0&&L8==0 &&(fabs(Angle_R[2])<=22)){SPEEED[0]=0;SPEEED[1]=0;SPEEED[2]=0;SPEEED[3]=0;I2C_Write_Len(MOTOR_FIXED_SPEED_ADDR,SPEEED,4);						//控制电机转动beep(1);led(1);delay_ms(15);beep(0);led(0);target_angle_F=0;target_angle=0;while(imu2_my(0)==0)   //偏正status=0;status2=9;status1=0;}//有可能是巡线时遇到调整角度黑线在夹缝		else if(L1==0&&L2==0&&L3==0&&L4==0&&L5==0&&L6==0&&L7==0&&L8==0 && Angle_R[2]>0){system_Turn_right();//惯导偏正(向右)}//有可能是巡线时遇到调整角度黑线在夹缝		else if(L1==0&&L2==0&&L3==0&&L4==0&&L5==0&&L6==0&&L7==0&&L8==0 && Angle_R[2]<0){//imu2(10);         //惯导偏正(向右)system_Turn_right();}break;}
}

第二题视频：

2024电赛自动行驶小车(H题)_第二问

 第三题：

第二题会做，这题其实也没问题...

//任务 3
void TASK_3(void)
{if(DL_GPIO_readPins(GPIOA, DL_GPIO_PIN_14)==0) {beep(1);led(1);	delay_ms(10);	  beep(0);led(0); status3 =1;status2=9;status1=9;}switch(status3){case 0:system_idie_state(); break;case 1://A->C 惯导后直线行驶target_angle=-33;//target_angle_F=0;while(imu2(-33)==0)status3=2;break;case 2://imu2(-37);//targetValue=-10;target_angle=-33;SPEEED[0]=55*(-1);SPEEED[1]=55;SPEEED[2]=55;SPEEED[3]=55*(-1);I2C_Write_Len(MOTOR_FIXED_SPEED_ADDR,SPEEED,4);						//控制电机转动//任意检测到线if(L1==1 || L2==1 || L3==1|| L4==1|| L5==1|| L6==1|| L7==1|| L8==1){beep(1);led(1);delay_ms(15);beep(0);led(0);target_angle=0;status3=3;status=1;status2=99;status1=99;}			break;case 3://C-> B//	//先清零系统预设方向status_Direction=0;//八路寻迹判断系统状态,一般会传给status_Direction数值FTT_judge_status();target_angle_F=0;//选择状态进入switch(status){case 0:system_idie_state();     break;   //系统空闲状态:case 1:system_follow_straight();break;	 //系统直线寻迹状态（可带小弧度偏转） case 2:system_Turn_left();      break;   //小车左转调整状态case 3:system_Turn_right();     break;   //小车右转调整状态//case 4:system_stop();           break;   //停车}				//已经到B了if(L1==0&&L2==0&&L3==0&&L4==0&&L5==0&&L6==0&&L7==0&&L8==0 &&(fabs(Angle_R[2])>=156)){beep(1);led(1);delay_ms(15);beep(0);led(0);//while(imu2(-148)==0)   //偏正status=0;		status3=4;status2=99;status1=99;}//有可能是巡线时遇到调整角度黑线在夹缝		else if(L1==0&&L2==0&&L3==0&&L4==0&&L5==0&&L6==0&&L7==0&&L8==0 && Angle_R[2]>0){system_Turn_right();  //惯导偏正(向右)}//有可能是巡线时遇到调整角度黑线在夹缝		else if(L1==0&&L2==0&&L3==0&&L4==0&&L5==0&&L6==0&&L7==0&&L8==0 && Angle_R[2]<0){//imu2(10);         //惯导偏正(向右)system_Turn_left();}					break;case 4://调整好角度target_angle_F=0;while(imu2_my(-163)==0)//target_angle=-63;//while(imu2(-63)==0)status3=5;	status2=99; status1=99;break;case 5:// B->D  target_angle_F=0;imu2_my(-138);system_Turn_left();SPEEED[0]=55*(-1);SPEEED[1]=55;SPEEED[2]=55;SPEEED[3]=55*(-1);I2C_Write_Len(MOTOR_FIXED_SPEED_ADDR,SPEEED,4);						//控制电机转动//任意检测到线if(L1==1 || L2==1 || L3==1|| L4==1|| L5==1|| L6==1|| L7==1|| L8==1){beep(1);led(1);delay_ms(15);beep(0);led(0);status3=6;status=1;}					case 6 ://D->A //	//先清零系统预设方向status_Direction=0;target_angle_F=0;//八路寻迹判断系统状态,一般会传给status_Direction数值FTT_judge_status();//选择状态进入switch(status){case 0:system_idie_state();     break;   //系统空闲状态:case 1:system_follow_straight();break;	 //系统直线寻迹状态（可带小弧度偏转） case 2:system_Turn_left();      break;   //小车左转调整状态case 3:system_Turn_right();     break;   //小车右转调整状态//case 4:system_stop();           break;   //停车}	//已经到A了if(L1==0&&L2==0&&L3==0&&L4==0&&L5==0&&L6==0&&L7==0&&L8==0 &&(fabs(Angle_R[2])<=22)){SPEEED[0]=0;SPEEED[1]=0;SPEEED[2]=0;SPEEED[3]=0;I2C_Write_Len(MOTOR_FIXED_SPEED_ADDR,SPEEED,4);						//控制电机转动beep(1);led(1);delay_ms(15);beep(0);led(0);//target_angle_F=0;target_angle_F=1;target_angle=0;while(imu2(0)==0)   //偏正status=0;		status3=7;status2=9;status1=0;}//有可能是巡线时遇到调整角度黑线在夹缝		else if(L1==0&&L2==0&&L3==0&&L4==0&&L5==0&&L6==0&&L7==0&&L8==0 && Angle_R[2]>0){system_Turn_right();//惯导偏正(向右)}//有可能是巡线时遇到调整角度黑线在夹缝		else if(L1==0&&L2==0&&L3==0&&L4==0&&L5==0&&L6==0&&L7==0&&L8==0 && Angle_R[2]<0){//imu2(10);         //惯导偏正(向右)system_Turn_right();}break;		}
}

第三题视频：

 这里就直接放第四问的视频了...第四问就是将第三问重复执行4次......

2024电赛自动行驶小车(H题)_第四问

主函数与状态安排：

主函数中有些任务状态变量statusx的初始值并不是0，这是为了防止进入其余状态时执行它的状态0操作（小车惯导0度 ）的行为，并且，进入其余状态时，也应合理安排这些状态变量，使其不要互相串搞.....

网上查阅资料贴出：

PID超详细教程——PID原理+串级PID+C代码+在线仿真调参-CSDN博客