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利用STM32CubeMX配置基于STMF32F407的FREERTOS操作系统控制直流电机速度和超声波测距实验

news 来源：原创 2024/5/2 14:54:01

前两周做基于STM32F407芯片的嵌入式系统设计的实验，主要完成利用超声波测距（电脑上用串口显示超声波所测距离，障碍物近于20cm时，使LED灯闪烁，并且可以通过串口更改报警距离）和利用编码器读取电机转速（利用串口显示）并调节电机转速稳定在800r/min左右。整个过程利用STM32CubeMX生成基本代码，自己所需要写的程序很少，很快就可以做完。
首先将STM32CubeMX和KEIL升级到最新版本。
首先打开STM32CubeMX，找到自己需要使用的芯片，建立新的工程：
双击图标打开软件，打开时会有自哦对那个检查更新，不用管，直接关掉：双击图标，打开软件
左边有很多选项，找到自己使用的哪一个，直接双击：
双击后会自动打开新工程页面：

在这里插入图片描述
先选择Project Manager

按照如下配置，这里我们新建KEIL工程：

在这里插入图片描述
还是这个界面，选择Code Generator,设置如下：

在这里插入图片描述然后回到Pinout&Configuration设置界面，找到RCC并设置如下：

在这里插入图片描述
然后在Clock Configuration里面设置外部时钟：

在这里插入图片描述
到这里，工程的基本配置就可以了，一下每个模块的配置过程：
第一个模块，FREERTOS的配置，找到Middleware—>FREEROTS，勾选CMISIS_V1或者V2都行：

在这里插入图片描述然后再Configuration—>Task and Queues里面添加任务，这里我们添加两个任务，如分别是超声波测距和电机控制两个任务

然后可以生成代码看一下程序的内容，电机右上角的GENERATE CODE即可，代码里面只有一个空白的FREERTOS系统和两个等待添加代码的空任务。
下面我们配置UART4串口通信，并更改为利用PC10和PC11进行通信。这里我们选择异步通信模式：

在这里插入图片描述

勾选中断：
在这里插入图片描述
默认的参数设置：

在这里插入图片描述

然后注意别忘了更改PC10和PC11引脚：

在这里插入图片描述这里需要添加一段代码，作为回调函数，添加之后只需要包含stdio.h就可以在任意位置用printf打印到串口，之后我们会讲到，现在继续配置定时器，我们配置TIM2作为定时中断，每5ms读取编码盘数据计算电机转速，配置TIM4作为定时计数器，主要给超声波测距过程中计算超声波往返的时间使用，配置TIM3作为正交编码模式，连接编码盘，配置TIM8输出频率为1000的PWM波。
对于TIM2的配置如下：Clock source选择internal Clock，Prescaler = 84-1，Period = 5000-1，并在NVIC Settings里面勾选中断。
在这里插入图片描述对于TIM3配置为正交编码模式，由于本人的STM32CubeMX不能使用ETR引脚，所以用TIM2定时读取转速，TIM3的配置如下，配置结果时每转一圈计数值刚好是0~360，配置完之后别忘了按要求更改TIM3作为编码模式使用的引脚：
在这里插入图片描述

这里引脚使用的是PC6和PC7

下面配置TIM4，这里和配置TIM2一样，只是分频系数和计数值有区别：

下面配置TIM8输出PWM波，首先再channel4勾选PWM Generation CH4

配置参数：

然后更改我们要使用的引脚：

以上就是定时器的配置过程，除此之外，还需要继续配置四个引脚作为超声波传感器，超声波指示，电机转向控制引脚和电机报警引脚（当电机负载太大而达不到不可能达到要求的转速是点亮）
在这里插入图片描述
至此，所有需要使用STM32CubeMX配置的东西就结束了，下面生成代码，然后需要添加一部分代码。
现在main.c里面添加一部分代码：

* /*USER CODE BEGIN 4 */
int fputc(int ch,FILE *f)			//与串口输出有关
{
  HAL_UART_Transmit(&huart4, (uint8_t*)&ch,1,5000);
  return ch;
}
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)		//TIM2定时中断回调函数，计算电机转速
{
    if (htim->Instance == htim2.Instance)
    {
   Previous_Data=Latter_Data;
   Latter_Data=__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim3);
   if(Latter_Data>=Previous_Data)
    Motor_Speed=(Latter_Data-Previous_Data)*200*60/360;
   if(Latter_Data<Previous_Data)
    Motor_Speed=(360+Latter_Data-Previous_Data)*200*60/360;
   }
}

在这里插入图片描述其中还有一些需要定义的量请读者自行定义，另外凡是在该文件之外调用的函数，一律需要在头文件中声明。

第二个部分，在usart.c中添加的部分：
在这里插入图片描述
在tim.c中添加的部分，这个是用来在运行过程中改变PWM波占空比的：

在gpio.c中添加的部分，这个是为了将超声波的引脚设置为下拉输入的：

调节电机转速的代码，这部分是自己搞得，比较简单得方法，很弱智建议读者去网上找PID控制算法。
int DIYpid(int pulse)
{
int Target=800; //目标转速
int Speeed;
Speeed=ReadSpeed();
if(Speeed==800)
return pulse;
if(Target<Speeed)
{
pulse=pulse-(Speeed-Target)/10;
}
else
{
pulse=pulse+(Target-Speeed)/10;
}
if(pulse>1000) pulse=1000;
TIM8_SetPulse(pulse);
return pulse;
}
然后下面的就是读取超声波所测数据程序了：

在这里插入图片描述然后就是在freertos.c里面添加自己的任务函数

在这里插入图片描述

然后编译运行下载，就能基本实现功能，其中有一些基本常识没有提到，默认读者具备一定的C语言基础，另外由于第一次使用这个编辑器写，所以不太熟练，大部分都是截图，望见谅。
工程源代码下载地址：https://download.csdn.net/download/weixin_42985364/11266031