【外网项目分享】STM32 Blue Pill 物联网扩展板（上）
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& V. z6 _+ @$ a8 X0 Q

STM32现在是家庭智能网格兼容

什么是家庭智能网格?
1 A( B+ k+ Z0 `
正如在家庭智能网格Hackaday项目中所描述的，它是一个物联网网格框架，使用树莓派的定制射频传感器和中继器。它是开放源码的，可以与MQTT和OpenHAB2连接。

( ^$ S8 B0 ]: T/ pmesh协议被设计得足够简单，这样您就可以在空闲时间自己理解并调试它，同时还具有实用的功能级别。在这个洪水网格项目日志中有关于网格协议的更多细节
: L, q/ C% T7 ]& @: [
4 `- O; ]% b% R& Q) Q9 FSTM32的硬件支持

• RF节点:已经在使用github STM32 RF节点项目上可用的源代码运行
• RF PIO:用于PIO伺服控制的github固件也是如此
  % t3 v3 a4 J8 {: d# w

7 I7 S2 _0 r0 \: @STM32应用程序
: S6 ?' w% S. Q9 F0 U& R- ?( k

• 加热器:固态继电器的pwm控制
• 嗅探器:不是真正的射频嗅探器，而是协议嗅探器，因为它忽略了格式，但仍然必须坚持一个通道，这有助于查看请求和确认调试。
• uart接口:
  

                  射频狗收集广播到网格中的信息
                  使用确认将目标消息加入到特定节点。请注意，确认是从目标到源的网格宽度，而不是像增强的Shockburst那样从一点到另一点。
现在，正如我们在下面几节中所看到的，STM32带来了使用ARM mbed的可能性以及它所带来的一切。

容易使用网格函数与ARM mbed和现代c++
, Q6 f& B7 l5 D0 h- F5 B( W
在这里，我们可以从RF uart接口中找到充当RF加密狗的代码片段。在github上完成文件
- S& d( x, y8 v" D

//nRF Modules 1:Gnd, 2:3.3v, 3:ce,  4:csn, 5:sck, 6:mosi, 7:miso, 8:irq
2 C) j! ~) x; S2 }RfMesh hsm(&rasp,           PC_15, PA_4, PA_5,   PA_7,  PA_6,    PA_0);
void rf_broadcast_catched(uint8_t *data,uint8_t size)
  ?. R4 U# F* t$ h8 {7 g4 B; s+ V{
; f3 k: J. r/ S    switch(data[rfi_pid])
$ g1 [; M7 T5 i# P& V& V    {
5 V/ m  {  o' `0 y9 K        case rf_pid_0xF5_alive:
...
int main()
1 u; a# l" t6 G' R! W{
   hsm.init(CHANNEL);
   hsm.setNodeId(NODEID);
   hsm.attach(&rf_broadcast_catched,RfMesh::CallbackType::Broadcast);
8 t. W' U: @  b9 U...

3 ^* D$ H1 X/ y3 o8 ^8 G, ]5 |+ z

• 提供监听和发送的通道，这个通道是可以更改的，目前网格是在单个通道上运行的，这是根据通道集群和通道交换得来的特性。
• 通过广播连接到一个网格事件
  9 `# }4 Z3 Z( n3 f. q/ _

3 Z: _& A* [2 i% k& c这里，我们有一个节点应用程序的代码片段，它使用公认的对等消息。在github上完成文件
, x3 B/ e3 V* q; v  e3 H3 n. R

void rf_message_to_me(uint8_t *data,uint8_t size)
1 \4 Y9 B8 n. ]. v8 \6 @{
    if(data[rfi_pid] == rf_pid_heat)
3 u# z7 F. V6 C8 Y* `5 V  q    {
        heat_val = data[4];//heat_val payload : Size Pid  SrcId TrgId  HeatVal CRC
...
main()
{
: k$ u5 w/ |) Q/ W7 ], b# Q   hsm.init(CHANNEL);
   hsm.setNodeId(NODEID);
+ o/ d: x$ u% F( O6 B& E/ \6 g   hsm.attach(&rf_message_to_me,RfMesh::CallbackType::Message);
...

0 d* @$ C1 \  b3 T; u1 g/ [

• 附件是一个消息类型。
• 由于节点id已经提供给了mesh驱动程序，因此只提供与目标节点id匹配的消息。
• 确认传输也由网格驱动程序处理。
  

给自己弄个j-Link

( ^" T: e4 M2 ~7 q" D像专业人员一样调试

• 因为将低成本flasher和使用ST-Link和co混用，导致我我错失了调试得良好机会，
• 为了获得ARM-M0和RF的单SoC，我不得不开始使用RE，所以我必须有一个闪烁器和调试器
• 请注意，将ST- link更新为J-Link OB并将其与ST组件以外的组件一起使用是错误的。
• 所以我决定用j-Link EDU
  

  e( \( T# l+ D* o

为什么是j-Link EDU ?
  E% k, h7 o! M) h* t
没有必要为诸如“它就是奏效的!”这样的理由争论太多。，这是真的，我试过了，也兼容了所有严肃开放的IDE，所以让我们更专注于比较

: t1 _; u" \% v1 p  ^! c6 d与ST-Link相比，j-Link提供的VTref输入可以感知目标电压，因此可以使用它自动化脚本。

注意,埃杜是相对便宜(60€)使用仅供爱好者和教育,但有一个对于皮层M更便宜的EDU-mini(16€)。

3 L& N1 t, Z* u1 i  gEDU比mini有更高的下载速度，支持更多的CPU变体。
3 `$ F3 O# v* }( S% _2 D
% G7 a/ {0 b5 q* f8 e/ D( o6 W它可以控制电源高达300毫安5V完全关闭目标，这是非常重要的测试自动化，因为它不同于复位。

$ x' i9 L! A/ T它有一个虚拟UART，而不是从ARM cortext中提升，但是您可以使用外部UART保持您的ARM程序不被修改，并将其连接到调试器的外部插脚。
2 G; G# \, L4 G5 V  D* |
1 {6 Y/ Y6 T/ @; E' K: U所以你可以试用，调试器，电源控制，电压传感和UART
7 h9 d+ b* J! \, ^: C) G1 j
# V# ]; h3 P* ^) t4 ~segger设备的安全性正在提高，所以您不必担心在SW更新之后克隆会停止工作。

7 K' r+ A0 x+ m/ y从这里去哪里

+ z! X6 v" m1 ^4 k* o9 e) d" B% E我将开始更新我的脚本和环境使用j-Link edu，我将打破与ST-Link实用程序的兼容性。
- |. L; B; T; K5 t# A& L0 d
我将评估调试器接口Ecpilse和segger特定的
8 a# x. Z! I3 P7 c; V
我将开始使用python包装调试接口，使其快速且可访问

- |$ u! H7 o5 J- I: d. Q( z感觉无刷直流速度和位置控制
, H( a2 _' I, ]7 v" k7 H9 ?
实验设置
: f' A! M8 C8 b% ^

• PS4操纵杆非常适用同时操纵多个变量，适用于实验，触摸板增加了位置参考的可能性。
• 这里的树莓派不是BLDC控制所需要的，而是作为游戏杆的界面，加上它的开发环境更适合编程。
• 虽然射频节点板内置了USB接口，但是USB软件集成起来比较复杂，而且使用内存，所以UART还有时间进行实验。USB到UART的连接也可以达到同样的效果。
• RFPIO板用于伺服电机控制而不是无刷直流电动机，但它是一个很好的无刷直流电动机实验平台，因为它公开了PWM输出并具有无线电连接。
• 无线电连接在这里用处不大，但它实际上是和非常重要的隔离介质之间的测试PC机和电机测试台。这种优势在这里没有使用，只是因为电源已经调节了电流。
  & i4 g6 z; G8 e$ K' N7 C& d0 F$ \& P5 h

2 O' x4 |8 d- H% h% A7 a注意安全:

0 x: C: v7 ^  A9 ^4 ~8 G+ p使用带有实验控制器的普通电池是危险的，可能会导致测试台着火。使用保险丝、限流电源或可靠的控制器。
, d% s" Y1 S6 P* s
9 U  `! T6 A3 I2 x

• 一个便宜的逻辑分析仪在使用的模式下，与Saleae logic SW一起工作，这是一个伟大的和经济的分析组合。
• 来自eBay的L6234D使用了一个商业化的模块，但是这个模块没有提供太多的选项，因为所有的支持都是连接在一起的，并且没有感应电阻。所以这只能在开电压回路中控制。
  

演示
7 {: P3 z0 c0 k1 i! V) R

这个演示中有趣的部分不是第一次旋转bldc的革命，而是:

• 在不同的环境中集成这么多小的SW协议
• 通过直接操纵多个变量并在逻辑分析仪上观察脉冲，人们可以感受到无刷直流电动机是如何工作的
  + S7 Z( y' y; b+ n" |' _

$ _' X; D7 [6 G' v

开环控制:BLDC =步进电机

! ~, L( w( R/ [& n  N5 v+ w

• 在不考虑转子位置的情况下，改变每个线圈的电压总是可能的。
• 如果电压不足以处理扭矩，这肯定会导致步骤的缺失。正如在BLDC中步骤是巨大的一样，错过它们会造成伤害，并且不会被忽视。
• 解决的办法是增加电压，但是你浪费的能量不是转矩，而是保持电机的位置。由于没有反作用力，电机处于静止状态时，电流要大得多。
• 在这里使用的无刷直流电动机消耗约50毫安，转速很少每秒和高达180毫安在停止位置与7.2伏特。
  9 r1 o3 C$ }5 x; q, h

6 r5 @! F& E6 F) P

控制参数

8 @3 X- m: J6 T- Y# s% I

每一个关于BLDC控制的新视频或图表都能让我理解更多的东西，这就是为什么尽管互联网上有大量的文档和教程，为什么不添加另一个简单的视图。

• 速度在应用下一个电角度位置之前作用于延迟，注意最大命令更新频率小于pwm信号频率，否则无效(图中两者的比例不相同)。
• 电压增加了脉冲宽度。虽然这里只显示了一个pwm信号，但是这3个信号的宽度脉冲都是成比例地增大和减小的。
• 从软件的角度来看，这个位置甚至更简单，因为你只需要根据手指在触控板上的移动比例增加或减少电角度。每个角度的正弦信号被用来定义相应电桥的脉冲宽度。
  

软件

抱歉把源代码作为图片，但源代码插件是如此菜了，代码几乎无法阅读，所以我保持VSCode的颜色。

4 q8 |9 W7 f" s. b神奇的地方就是，角度为int,让它更简单,我甚至不使用一个合适的单位作为放射微粒或学位,而256°256/360单位适合表窦porecessed一旦和存储为查找。
! k# {* ~5 }8 N5 h8 q1 d* q
4 d3 z! }3 g) c1 _
, B6 F  X  O( a3 O  @% c/ v* O1 m当M3以72MHz运行时，对浮点数的实时计算花费了7.2 us，而这里的查找函数只花费了大约1 us，所以对于50 us pwm周期= 20 KHz(最大控制刷新率)来说，这仍然是值得的。
: q6 d: ]# R) d$ y* q# t5 g
4 _# S# L+ Y; Y5 y1 \& c
2 J8 M( X7 j$ g1 l8 N7 M) v请注意，L6234D可以高达150千赫从死开关时间的观点。
$ |- \9 j' t6 _- }% C' J( v
: _: G8 ~  ?2 q* K$ Y( f7 n* G
我使用mbed-os作为开发环境，为什么要这么复杂的使用它呢?

PwmOut pwm1;

, @8 F  e8 a1 e- Zpwm1 = 1;

1 ~# c" K. j+ g+ U这很利于开箱即用的配置和初始化。它可以为您做任何事情，从cmsis HAL api调用到计算应该将哪些引脚分配给哪些替代函数。它配置pwm模式，所有堆栈都要经过赋值运算符的重载，这会使函数时间从微秒变为毫秒。
4 Y. v5 |4 K. V# r# H1 \$ N/ q
这就是为什么寄存器的直接使用是围绕一条指令的。

信号

- u( H; E5 T3 V- m

• 我们可以在逻辑分析仪上看到中心对齐的pwm信号。
• 注意，频率显示为10khz，而不是上面提到的20khz，这是正确的，因为将两个脉冲粘在一起可以将变化减少一半。
  

结论

9 a9 z" F: r, `# z- ~' v3 H3 V2 m一旦你同时控制了速度和电压，你就能更好地了解电机什么时候停了，什么时候没踩踏板，你可以按住它，施加更高的电压，看它什么时候能克服施加的扭矩。这不是科学，但是可以让你更加随意的处理其他科学公式。
2 ^3 b( O" P3 ^& n
, Z1 z+ S8 z7 [  m# w下一步是查看扭矩控制回路，然后可能是反电动势监控，为BLDC设计一个特定的扩展板，并在面向现场的控制视频前进行冥想。但可以肯定的是，对于我的倒立摆移动机器人的计划来说，这种控制已经足够了。
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即将到来&创意
; f9 z1 j5 U$ U0 R2 _1 `5 X
; a' L+ p) [4 u5 b2 p2 M带有传感器的射频节点已经启动并运行，RFPIO已经启动并运行，是时候考虑下一步应该做什么了。

• 超声制图采用多种低成本HC-SR04或05
  

5 q( k- l+ x" m7 I. R             实验见hello_超声样本。
# r  A3 m% @8 F: u3 g4 X8 ]  |             扩展板应该为多个超声波传感器提供准备就绪的连接输出

• BLDC:经过很长时间的犹豫和反射后，一个严重的跳跃机器人操场不能绕过电机控制
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7 G+ b0 Z4 G# N* D  d             使用L6234 PowerSo20模块或稍后一些较低的电流L6234直接浸在同一块板上。

• 只使用伺服:x24引脚和x12伺服的RFPIO双使用不是只使用伺服的最优尺寸，也许另一种最优的布图对于一些疯狂的多伺服项目会更方便。
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