STM32庫函數開發系列文章目錄

第一篇：STM32F103ZET6單片機雙串口互發程序設計與實現
第二篇：最簡單DIY基于STM32單片機的藍牙智能小車設計方案
第三篇：最簡單DIY基于STM32F407探索者開發板的MPU6050陀螺儀姿態控制舵機程序

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文章目錄

• STM32庫函數開發系列文章目錄
• 前言
• 一、最簡單DIY基于STM32F407探索者開發板的MPU6050陀螺儀姿態控制舵機程序是什么？
• 二、使用步驟
• • 1.準備硬件
  • 2.準備正點原子開源的MPU6050的代碼
  • 3.準備正點原子PWM輸出的代碼
  • 4.修改源碼和組合源碼（這部分原創）
• 三、運行與調試
• 總結

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前言

????daodanjishui物聯網核心原創技術之最簡單DIY基于STM32F407探索者開發板的MPU6050陀螺儀姿態控制舵機程序。
????市面上有各種開源STM32舵機控制器，但是有復雜的有簡單的，如果想快速入門stm32f407zgt6姿態傳感器的舵機控制，這個方案會給你一個快捷高效的方案。

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一、最簡單DIY基于STM32F407探索者開發板的MPU6050陀螺儀姿態控制舵機程序是什么？

????我記得在“51單片機智能小設計”專欄中講述了51單片機如何通過寄存器激發PWM波控制sg90舵機的博文。但是由于51單片機資源有限，再加上復雜的姿態解算，很難同時完成姿態解算控制舵機的任務，所以誕生了這個博文。
????這次的方案主要是：基于正點原子STM32F407探索者開發板和MPU6050陀螺儀來采集航向角從而使用IO口直接控制一個舵機翻轉。下面請看全家福：


????這次的程序使用的stm32庫函數來編程，說實話也修改了正點原子開發板配套的例程，正點原子移植了arduino版本的IIC控制MPU6050的庫才有了我這個下文，為了實現這個STM32舵機的控制，我查閱了網上很多有關舵機控制的資料和視頻，我幾乎橫掃了全部正點原子關于舵機控制的論壇帖子，有含金量的帖子基本上沒有多少，給出源碼的程序我覺得多多少少有點問題，也踩了很多坑！有些人會說：“daodanjishui你何必那么執著呢？大把arduino的庫給你使用來控制舵機，控制MPU6050，你卻硬要從底層出發去控制舵機！”我說：“一個合格的軟硬件設計工程師至少要攻破底層，才能真正流暢地控制硬件。做到這一點，隨隨便便去控制一個機械手又有何難呢？再寫一個上位機去控制舵機又有何難呢？再多寫一個手機控制舵機的APP又有何難？假如一直在用匿名四軸的上位機調試MPU6050，你能寫一個自己的上位機出來嗎？人家目前不開源，你還能寫出這樣的上位機么？呵呵”。到目前為止，我確實寫出了一個舵機控制的上位機：最簡單DIY基于C#和51單片機上下位機一體化的PCA9685舵機控制程序，總之寫代碼是痛苦的，在這個吃快餐的時代最好的辦法就是復制粘貼“拿來主義”，但是并不是什么都可以拿的，有時候自己去嘗試的時候才發現沒有東西可以拿，只能硬著頭皮擼起袖子加油干。

優酷視頻演示地址：https://v.youku.com/v_show/id_XNTAxMDg2NzE0OA==.html

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最簡單DIY基于STM32F407探索者開發板的MPU6050陀螺儀姿態控制舵機程序

二、使用步驟

1.準備硬件

1.1正點原子探索者開發板一個，如果沒有的話用STM32F407ZGT6核心板也可以的，現在美國ST公司禁售該芯片，估計以后這個芯片就被淘汰了。
1.2舵機sg90一個。
1.3MPU6050模塊一個。
1.4正點原子4.3寸電容顯示屏一個。（如果沒有的話可以屏蔽該部分代碼）

2.準備正點原子開源的MPU6050的代碼

我采用庫函數開發，所以代碼直接使用該開發板配套的免費開源源碼進行二次開發。源碼來源：探索者光盤資料\A盤\4，程序源碼\2，標準例程-庫函數版本\實驗32 MPU6050六軸傳感器實驗

代碼如下（示例）：

#include "sys.h" #include "delay.h" #include "usart.h" #include "led.h" #include "key.h" #include "lcd.h" #include "mpu6050.h" #include "inv_mpu.h" #include "inv_mpu_dmp_motion_driver.h" //ALIENTEK 探索者STM32F407開發板 實驗32 //MPU6050六軸傳感器 實驗 -庫函數版本 //技術支持：www.openedv.com //淘寶店鋪：http://eboard.taobao.com //廣州市星翼電子科技有限公司 //作者：正點原子 @ALIENTEK//串口1發送1個字符 //c:要發送的字符 void usart1_send_char(u8 c) {while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)==RESET); USART_SendData(USART1,c); } //傳送數據給匿名四軸上位機軟件(V2.6版本) //fun:功能字. 0XA0~0XAF //data:數據緩存區,最多28字節!! //len:data區有效數據個數 void usart1_niming_report(u8 fun,u8*data,u8 len) {u8 send_buf[32];u8 i;if(len>28)return; //最多28字節數據 send_buf[len+3]=0; //校驗數置零send_buf[0]=0X88; //幀頭send_buf[1]=fun; //功能字send_buf[2]=len; //數據長度for(i=0;i<len;i++)send_buf[3+i]=data[i]; //復制數據for(i=0;i<len+3;i++)send_buf[len+3]+=send_buf[i]; //計算校驗和 for(i=0;i<len+4;i++)usart1_send_char(send_buf[i]); //發送數據到串口1 } //發送加速度傳感器數據和陀螺儀數據 //aacx,aacy,aacz:x,y,z三個方向上面的加速度值 //gyrox,gyroy,gyroz:x,y,z三個方向上面的陀螺儀值 void mpu6050_send_data(short aacx,short aacy,short aacz,short gyrox,short gyroy,short gyroz) {u8 tbuf[12]; tbuf[0]=(aacx>>8)&0XFF;tbuf[1]=aacx&0XFF;tbuf[2]=(aacy>>8)&0XFF;tbuf[3]=aacy&0XFF;tbuf[4]=(aacz>>8)&0XFF;tbuf[5]=aacz&0XFF; tbuf[6]=(gyrox>>8)&0XFF;tbuf[7]=gyrox&0XFF;tbuf[8]=(gyroy>>8)&0XFF;tbuf[9]=gyroy&0XFF;tbuf[10]=(gyroz>>8)&0XFF;tbuf[11]=gyroz&0XFF;usart1_niming_report(0XA1,tbuf,12);//自定義幀,0XA1 } //通過串口1上報結算后的姿態數據給電腦 //aacx,aacy,aacz:x,y,z三個方向上面的加速度值 //gyrox,gyroy,gyroz:x,y,z三個方向上面的陀螺儀值 //roll:橫滾角.單位0.01度。 -18000 -> 18000 對應 -180.00 -> 180.00度 //pitch:俯仰角.單位 0.01度。-9000 - 9000 對應 -90.00 -> 90.00 度 //yaw:航向角.單位為0.1度 0 -> 3600 對應 0 -> 360.0度 void usart1_report_imu(short aacx,short aacy,short aacz,short gyrox,short gyroy,short gyroz,short roll,short pitch,short yaw) {u8 tbuf[28]; u8 i;for(i=0;i<28;i++)tbuf[i]=0;//清0tbuf[0]=(aacx>>8)&0XFF;tbuf[1]=aacx&0XFF;tbuf[2]=(aacy>>8)&0XFF;tbuf[3]=aacy&0XFF;tbuf[4]=(aacz>>8)&0XFF;tbuf[5]=aacz&0XFF; tbuf[6]=(gyrox>>8)&0XFF;tbuf[7]=gyrox&0XFF;tbuf[8]=(gyroy>>8)&0XFF;tbuf[9]=gyroy&0XFF;tbuf[10]=(gyroz>>8)&0XFF;tbuf[11]=gyroz&0XFF; tbuf[18]=(roll>>8)&0XFF;tbuf[19]=roll&0XFF;tbuf[20]=(pitch>>8)&0XFF;tbuf[21]=pitch&0XFF;tbuf[22]=(yaw>>8)&0XFF;tbuf[23]=yaw&0XFF;usart1_niming_report(0XAF,tbuf,28);//飛控顯示幀,0XAF } int main(void) { u8 t=0,report=1; //默認開啟上報u8 key;float pitch,roll,yaw; //歐拉角short aacx,aacy,aacz; //加速度傳感器原始數據short gyrox,gyroy,gyroz; //陀螺儀原始數據short temp; //溫度NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//設置系統中斷優先級分組2delay_init(168); //初始化延時函數uart_init(500000); //初始化串口波特率為500000LED_Init(); //初始化LED KEY_Init(); //初始化按鍵LCD_Init(); //LCD初始化MPU_Init(); //初始化MPU6050POINT_COLOR=RED;//設置字體為紅色 LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Explorer STM32F4"); LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"MPU6050 TEST"); LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2014/5/9");while(mpu_dmp_init()){LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"MPU6050 Error");delay_ms(200);LCD_Fill(30,130,239,130+16,WHITE);delay_ms(200);}LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"MPU6050 OK");LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"KEY0:UPLOAD ON/OFF");POINT_COLOR=BLUE;//設置字體為藍色 LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"UPLOAD ON "); LCD_ShowString(30,200,200,16,16," Temp: . C"); LCD_ShowString(30,220,200,16,16,"Pitch: . C"); LCD_ShowString(30,240,200,16,16," Roll: . C"); LCD_ShowString(30,260,200,16,16," Yaw : . C"); while(1){key=KEY_Scan(0);if(key==KEY0_PRES){report=!report;if(report)LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"UPLOAD ON ");else LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"UPLOAD OFF");}if(mpu_dmp_get_data(&pitch,&roll,&yaw)==0){ temp=MPU_Get_Temperature(); //得到溫度值MPU_Get_Accelerometer(&aacx,&aacy,&aacz); //得到加速度傳感器數據MPU_Get_Gyroscope(&gyrox,&gyroy,&gyroz); //得到陀螺儀數據if(report)mpu6050_send_data(aacx,aacy,aacz,gyrox,gyroy,gyroz);//用自定義幀發送加速度和陀螺儀原始數據if(report)usart1_report_imu(aacx,aacy,aacz,gyrox,gyroy,gyroz,(int)(roll*100),(int)(pitch*100),(int)(yaw*10));if((t%10)==0){ if(temp<0){LCD_ShowChar(30+48,200,'-',16,0); //顯示負號temp=-temp; //轉為正數}else LCD_ShowChar(30+48,200,' ',16,0); //去掉負號 LCD_ShowNum(30+48+8,200,temp/100,3,16); //顯示整數部分 LCD_ShowNum(30+48+40,200,temp%10,1,16); //顯示小數部分 temp=pitch*10;if(temp<0){LCD_ShowChar(30+48,220,'-',16,0); //顯示負號temp=-temp; //轉為正數}else LCD_ShowChar(30+48,220,' ',16,0); //去掉負號 LCD_ShowNum(30+48+8,220,temp/10,3,16); //顯示整數部分 LCD_ShowNum(30+48+40,220,temp%10,1,16); //顯示小數部分 temp=roll*10;if(temp<0){LCD_ShowChar(30+48,240,'-',16,0); //顯示負號temp=-temp; //轉為正數}else LCD_ShowChar(30+48,240,' ',16,0); //去掉負號 LCD_ShowNum(30+48+8,240,temp/10,3,16); //顯示整數部分 LCD_ShowNum(30+48+40,240,temp%10,1,16); //顯示小數部分 temp=yaw*10;if(temp<0){LCD_ShowChar(30+48,260,'-',16,0); //顯示負號temp=-temp; //轉為正數}else LCD_ShowChar(30+48,260,' ',16,0); //去掉負號 LCD_ShowNum(30+48+8,260,temp/10,3,16); //顯示整數部分 LCD_ShowNum(30+48+40,260,temp%10,1,16); //顯示小數部分 t=0;LED0=!LED0;//LED閃爍}}t++; } }

3.準備正點原子PWM輸出的代碼

因為控制舵機需要用到PWM波，那么就需要用到PWM有關的開源代碼，代碼路徑是：探索者光盤資料\A盤\4，程序源碼\2，標準例程-庫函數版本\實驗9 PWM輸出實驗

#include "sys.h" #include "delay.h" #include "usart.h" #include "led.h" #include "pwm.h"//ALIENTEK 探索者STM32F407開發板 實驗9 //PWM輸出實驗-庫函數版本 //技術支持：www.openedv.com //淘寶店鋪：http://eboard.taobao.com //廣州市星翼電子科技有限公司 //作者：正點原子 @ALIENTEKint main(void) { u16 led0pwmval=0; u8 dir=1;NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//設置系統中斷優先級分組2delay_init(168); //初始化延時函數uart_init(115200);//初始化串口波特率為115200TIM14_PWM_Init(500-1,84-1); //84M/84=1Mhz的計數頻率,重裝載值500，所以PWM頻率為 1M/500=2Khz. while(1) //實現比較值從0-300遞增，到300后從300-0遞減，循環{delay_ms(10); if(dir)led0pwmval++;//dir==1 led0pwmval遞增else led0pwmval--; //dir==0 led0pwmval遞減 if(led0pwmval>300)dir=0;//led0pwmval到達300后，方向為遞減if(led0pwmval==0)dir=1; //led0pwmval遞減到0后，方向改為遞增TIM_SetCompare1(TIM14,led0pwmval); //修改比較值，修改占空比} }

4.修改源碼和組合源碼（這部分原創）

這里有兩部分原創的代碼：
（1）第一部分

//加入PWM控制舵機部分//tempp=pitch;//俯仰角aaaa=yaw;//航向角 //bbbb=aaaa/2;//led0pwmva2=880+tempp;//原作者的程序部分，我不解釋，因為不好用，看得懂算你厲害。//led0pwmval=880+bbbb;//原作者的程序部分，我不解釋，因為不好用//下面的邏輯是根據航向角轉動的幅度控制一個舵機也轉動相應的角度//也是舵機控制的核心代碼，打折的代碼我不會去解釋的，加價我可以考慮，如果有付費需求請聯系我if((yaw>=0)&&(yaw<=180)){//在舵機的控制量程范圍，180度的舵機led0pwmval=(u16)10*(1755-yaw)/18.0;//將航向角轉化為定時器對比值，如果直接加上yaw不會得出準確的結果，免費代碼我不會解釋這里關鍵的公式的，收費的會有解釋TIM_SetCompare1(TIM14,led0pwmval); delay_ms(10);//這個延時如果調整到500ms會導致采集陀螺儀數據出問題的}

（2）第二部分

//下面的測試代碼，讓舵機從0度轉到180，再回到0度，不斷循環led0pwmval=975;//0度TIM_SetCompare1(TIM14,led0pwmval);delay_ms(1000);led0pwmval=950;//45度TIM_SetCompare1(TIM14,led0pwmval);delay_ms(1000);led0pwmval=925;//90度TIM_SetCompare1(TIM14,led0pwmval);delay_ms(1000);led0pwmval=900;//135度TIM_SetCompare1(TIM14,led0pwmval);delay_ms(1000);led0pwmval=875;//180度TIM_SetCompare1(TIM14,led0pwmval);delay_ms(1000);

說明：第一個部分是舵機控制的核心算法，我自己推導出來化簡的。第二部分是舵機測試程序，測試舵機固定動作的。讀者根據這些代碼推敲出結果是沒有問題的，我當時也花了不少時間去推敲。如果真的不想推敲了，請下載我最后附錄上的工程代碼。

三、運行與調試

（1）功能說明：用MPU6050的姿態數據控制舵機翻轉0到180度，并且支持用匿名四軸上位機調試仿真波形和舵機狀態，買家可以根據代碼改為多個舵機控制。
（2）代碼說明：用MDK5寫的庫函數代碼
（3）硬件說明：需要用到正點原子探索者開發板，配套他們自家的4.3寸電容屏，配套他們自己家的MPU6050模塊，一個其他家的SG90舵機。如果經濟條件不錯的買家就可以拿正點原子全家桶套裝來測試，連線基本上不用考慮，直接插上就能用，除了舵機那個數據線要自己接而已。要是想省錢，那就自己琢磨程序里面有注釋的IO管腳定義去自己接線了,同時也要考慮沒有接顯示屏會遇到什么錯誤自己慢慢排查，反正接舵機的IO口是PA7，我是全家桶套裝的使用者，不需要考慮那么多
（4） 軟件說明：用了正點原子探索者庫函數版本 實驗32 MPU6050六軸傳感器實驗 的代碼進行修改而成，正點原子的手冊也介紹的程序基本使用方法和代碼注釋，另外還可以使用匿名四軸的上位機來調試舵機。需要接上串口，波特率調到500000（最大）。如下圖所示：

仿真說明：姿態波形展示如下圖

舵機翻轉角度圖，航向角變化就是舵機角度的變化如下圖是0度

舵機翻轉角度圖，航向角變化就是舵機角度的變化如下圖是26度

舵機翻轉9度情況如下圖顯示

翻轉90度的舵機如下

????通過上面運行與調試證明了程序狀態良好，達到博文提出的要求。

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總結

????有些讀者說：為什么不用PCA9685控制舵機呢？其實我已經推出，只不過這是STM32控制舵機的入門篇，不能一下子加大難度。
????擴展說明：如果搞定了一個舵機，那么就可以搞定多個舵機，用庫函數寫代碼效率是很高的，不像我上次用51單片機控制舵機那么麻煩的，全部是配置寄存器和定時器。所以我稱之為最簡單的舵機控制程序，我寫的核心的代碼就幾行，能看懂的讀者就賺大了。剩下的就是正點原子的MPU6050示例代碼，不懂的讀者可以親自看看正點原子的教程文檔。
????下期預告：下期用stm32控制PCA9685模塊間接去集群控制多個舵機，并且用紅外線遙控器控制舵機組成的機械臂，精彩不容錯過，值得期待。

最后附上本博文代碼下載地址：https://www.cirmall.com/circuit/22260/
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正點原子相關代碼免費下載

總結

以上是生活随笔為你收集整理的最简单DIY基于STM32F407探索者开发板的MPU6050陀螺仪姿态控制舵机程序的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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