【外网项目分享】STM32 Blue Pill 物联网扩展板（上）

& Y8 B7 [5 X9 w4 @" U( I

STM32现在是家庭智能网格兼容
  c% \/ u- k2 A$ D
$ j" [6 L9 `, y什么是家庭智能网格?

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。
- l! \! R5 e  [# t
mesh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

STM32的硬件支持
( x8 N/ Q( O5 [  d' d6 n

• 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
  

. c6 E/ ?' W$ x) tSTM32应用程序
5 E) @' e/ {. D) v

• 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。
) a7 b6 d( Q. c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++
0 }$ v  f, o' l7 X4 t4 |1 h
% D% Q1 H# |9 t7 s6 G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

//nRF Modules 1:Gnd, 2:3.3v, 3:ce,  4:csn, 5:sck, 6:mosi, 7:miso, 8:irq
1 Z# c* X) U- F/ r; vRfMesh hsm(&rasp,           PC_15, PA_4, PA_5,   PA_7,  PA_6,    PA_0);
void rf_broadcast_catched(uint8_t *data,uint8_t size)
{
    switch(data[rfi_pid])
    {
* b. |$ [' ?9 X# R. ]        case rf_pid_0xF5_alive:
2 ]  ]9 p8 p( Q4 @5 @3 N...
4 j. A8 C0 O& ~int main()
{
0 q% z' C. L3 c; n) O1 f) U   hsm.init(CHANNEL);
   hsm.setNodeId(NODEID);
   hsm.attach(&rf_broadcast_catched,RfMesh::CallbackType::Broadcast);
6 z, B, U0 T) f& {' x...

5 |' I; V0 B, p$ ~& B

• 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
  

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

void rf_message_to_me(uint8_t *data,uint8_t size)
{
) E0 Y, Q+ S1 N( R4 T$ c    if(data[rfi_pid] == rf_pid_heat)
    {
$ @  K( m! }3 C1 `* |/ i        heat_val = data[4];//heat_val payload : Size Pid  SrcId TrgId  HeatVal CRC
! j3 N8 Y# {6 d5 N+ V( h8 T& M...
  b2 }. B9 K9 U! V9 bmain()
{
   hsm.init(CHANNEL);
( C7 L$ l/ _; ^, w) v" J8 ]   hsm.setNodeId(NODEID);
4 p# ]% a6 e0 `' U' [0 d, G0 i   hsm.attach(&rf_message_to_me,RfMesh::CallbackType::Message);
; C/ R- H) V* A( ~; ]! p0 v4 z...

• 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

- R0 }* D) v' t( O像专业人员一样调试
9 Y" d: k! }1 m* ]2 T8 c

• 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
  $ ]: T! j) j9 W8 e& t

2 _/ X& C0 f$ U7 W, @3 P

为什么是j-Link EDU ?
( f9 Q$ S/ \2 ]1 H- Y8 a
4 u) O! g) J; q$ ?" z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

! P# u1 z3 E- r7 r" W# l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€)。
7 j2 p4 I% p* m* {: C# }
" R3 R9 i) a. |$ i! dEDU比mini有更高的下载速度，支持更多的CPU变体。
' }5 ^3 e. Q3 r1 I  o+ X
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。
; b* j* v: Q% `
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。
' ?$ b; m/ O" e
2 a& k: y/ Q4 H* p( o- ~  R所以你可以试用，调试器，电源控制，电压传感和UART

' f% R+ ^9 R1 m2 Dsegger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。
- @  K4 s) U# d- X6 b& X
从这里去哪里

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。

' V/ Z: g5 o0 r) f/ b我将评估调试器接口Ecpilse和segger特定的

我将开始使用python包装调试接口，使其快速且可访问
' w# o) d2 ]  n  G# n* s
感觉无刷直流速度和位置控制

0 t; T4 q1 b. u3 |9 Q$ O6 E实验设置

• 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。
  

) I0 S  G( |, t) S1 h注意安全:

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。

8 m1 e( b7 ~: b. w

• 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。
  7 Y! ^. b9 G/ w& a. T

6 s2 G) v, m4 ^' n2 i9 H演示
' |5 B; T" u5 _

& y- W# h- {" r4 @

这个演示中有趣的部分不是第一次旋转bldc的革命，而是:

4 t2 A1 S! N3 U* O: F0 F) ?

• 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
  ! b5 T; }( k& t4 H, u" P9 P

2 R' O6 N7 R, y3 B9 {7 S

开环控制:BLDC =步进电机

# F8 }6 f+ `1 Z' t9 L

• 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。
  2 E, Z0 p8 z1 n; I: d

控制参数

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。

3 {! c& W. P  q/ h4 s. H% V

• 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。
  ' F' Q. b9 _8 ]( ?& A: H8 m2 U

软件

: {/ D/ k5 E9 V7 Z; m5 h( O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。

; s, l8 E2 O+ |- X# M0 M4 r6 p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。
2 j0 d) }( J6 a

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。
, @) Q" B" d# ^9 ~

请注意，L6234D可以高达150千赫从死开关时间的观点。
2 v9 _& ^6 Z+ r' t- O+ L9 D) q# O

我使用mbed-os作为开发环境，为什么要这么复杂的使用它呢?
: l) j. j- Q: l. f  {! ?& T

PwmOut pwm1;
- f% v; l" j) o4 a
pwm1 = 1;

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。

这就是为什么寄存器的直接使用是围绕一条指令的。
# {7 @, e1 r+ C( L& o9 i
7 Y' r) M, ]' k' e信号

; g9 m- y7 ?" c( f: @. u

• 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。
  # B; C0 L& d' D

结论
- G' r. I  ]  c6 @7 X% p
, y/ d- H; y% O. Q6 B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。

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。

即将到来&创意
% l) C0 l* ?+ E
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。

3 v/ j) T- i: `3 T  n

• 超声制图采用多种低成本HC-SR04或05
  8 ]7 X6 M% N( c0 T# Q, o4 d

             实验见hello_超声样本。
             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
  / Z6 _2 o9 c" e& G

/ O6 z: l: X- \: f. b. U             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。
  + ^- L8 q6 R4 F7 ?, r

来源>>