开始之前我们需要了解的是完成闭环控制输出任务前提是必须要有printf输出功能和PWM输出功能。

1）其中printf功能是为了在最后阶段，监测实时的PWM值，检测是否实现闭环控制。

关于printf功能的实现可参考教程4的内容：

! Y( e" V" h8 x- C. w  f: YSTM32CubeIDE自平衡小车教程4.配置串口并实现字符的输出
9 F! N5 f3 H! g# }
; d2 X! a0 W! w! q$ C5 @2 F  c2）PWM输出功能是为了实现最后车轮能按照设定的转速转动。

关于PWM输出功能的实现可参考教程5的内容：

STM32CubeIDE自平衡小车教程5.直流电机转速开环控制
; _. c# B7 O( l! ?% z' R$ e! K& o
以下是实现电机转速闭环控制的步骤：
1.打开上节的工程文件，在工程文件中新加一个User文件夹，在文件夹目录下新建Src和Inc文件夹，并分别添加.c文件和.h文件并命名为motor_control.c和motor_control.h
+ E3 V/ J: l, T3 x3 |. ^
0 Y& \& T. l' @4 b! z6 h$ Z
/ S" ^) N# W3 D! p9 |
2.在motor_control.c文件中加入以下代码：
$ T/ X0 ], S/ c% M' n8 a' e

1. #include "main.h"
   / q2 L. j" c" u2 q: F6 L/ s  P& d
2. 
   / r% ~! N3 S/ \" ~& a
3. float SpeedKp = 10.0, SpeedKi = 1, SpeedKd = 0;
   2 |/ r& `4 c: ^! j  _; d* ?0 t! j+ X
4. 
   9 S$ I; p. E1 r, h+ `# _/ t) E
5. int Motor1SpeedClosedControl(int Encoder,int Target)
   - m$ v5 X/ e. i$ j  @: E
6. {
   % C" T# }) r6 m! w1 `6 t
7.         static float Error,ErrorPrev,ErrorLast,PWM;
   " }9 F2 F+ X# A/ ?. |
8. 
   
9.         Error = Target - Encoder;
   
10. 
    1 H9 U) P+ l7 X6 P$ j
11.         PWM += SpeedKp*(Error - ErrorPrev) + SpeedKi*Error + SpeedKd*(Error - 2*ErrorPrev + ErrorLast);
    
12. 
    
13.         ErrorLast = ErrorPrev;
    
14.         ErrorPrev = Error;
    7 K0 G0 G7 U# l2 R7 e+ P
15. 
    
16.         if(PWM >= 100) PWM = 100;
    
17.         if(PWM <= -100) PWM = -100;
    
18. 
    
19.         return PWM;
    % Y! E) d  F2 Q' o8 }. |
20. }
    
21. 
    
22. void SetMotor1Direction(int Pwm)//设置电机方向
    
23. {
    
24. if(Pwm < 0)//反转
    : u+ D+ d' A# u2 T, X. C
25. {
    5 p6 y# f. w- I- K9 y
26. HAL_GPIO_WritePin(BIN1_GPIO_Port, BIN1_Pin, GPIO_PIN_RESET);
    ; i2 G, r3 Z; Z4 h* ?
27. HAL_GPIO_WritePin(BIN2_GPIO_Port, BIN2_Pin, GPIO_PIN_SET);
    ( b4 w# a% J6 j1 s& s
28. Pwm = (-Pwm);//如果计算值是负值，先取负得正，因为PWM寄存器只能是正值
    % Z2 x$ i; [# w  ^' o2 i
29. __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_4, Pwm);
    + T3 @( t; ?- Q) k
30. }else
    
31. {
    9 u" x9 n- V" [9 N1 q
32. HAL_GPIO_WritePin(BIN1_GPIO_Port, BIN1_Pin, GPIO_PIN_SET);
    
33. HAL_GPIO_WritePin(BIN2_GPIO_Port, BIN2_Pin, GPIO_PIN_RESET);
    1 m$ b7 u$ N& N  v5 a" r
34. __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_4, Pwm);
    
35. }
    4 k: m4 u# z; x% ^- Y- I. D
36. }
    * [; G1 u; I( d/ H, x
37. 
    * U2 {+ ]* p: }2 v  b
38. int Motor2SpeedClosedControl(int Encoder,int Target)
      g% _! b: O" S5 d$ s2 F% `  ^$ {
39. {
    
40.         static float Error,ErrorPrev,ErrorLast,PWM;
    ' s' U- ~2 e" ?; q
41. 
    
42.         Error = Target - Encoder;
    9 Z" \' e/ B9 @( N0 E
43. 
    9 W& v& B1 ~5 t; n0 _
44.         PWM += SpeedKp*(Error - ErrorPrev) + SpeedKi*Error + SpeedKd*(Error - 2*ErrorPrev + ErrorLast);
    
45. 
    - T- f3 F, T7 a6 m1 b
46.         ErrorLast = ErrorPrev;
    & Q1 b2 C8 b4 ?5 H5 l
47.         ErrorPrev = Error;
    * u# D/ \+ [; U8 ~$ A, X5 @% {
48. 
    
49.         if(PWM >= 100) PWM = 100;
    # p7 f% s+ _' m' ]# u
50.         if(PWM <= -100) PWM = -100;
    
51. 
    $ m( Y& \5 h- y! G$ @! d
52.         return PWM;
    " Z' y6 s# d7 s$ k  w6 {( z
53. }
    
54. 
    - L' A, o8 t; w* k7 k  N+ E
55. void SetMotor2Direction(int Pwm)//设置电机方向
    - \9 ]0 ?4 d% B
56. {
    
57.         if(Pwm < 0)//反转
    
58.         {
    ' d2 x$ }3 k0 H! Y( B  v9 H
59.         HAL_GPIO_WritePin(AIN1_GPIO_Port, AIN1_Pin, GPIO_PIN_SET);
    ; J7 w9 q9 S5 P- S( ^
60.         HAL_GPIO_WritePin(AIN2_GPIO_Port, AIN2_Pin, GPIO_PIN_RESET);
    " @5 Y6 ?  J- p  E  n
61.         Pwm = (-Pwm);//如果计算值是负值，先取负得正，因为PWM寄存器只能是正值
    
62.         __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_3, Pwm);
    , q- Y% _: l, i1 N
63.         }
    ( P1 h' p- G6 f+ P& z4 H
64.         else
    
65.         {
    1 U' \5 J$ q8 z
66.         HAL_GPIO_WritePin(AIN1_GPIO_Port, AIN1_Pin, GPIO_PIN_RESET);
    2 C1 q% l: W6 k& }/ n5 z/ p: }6 {
67.         HAL_GPIO_WritePin(AIN2_GPIO_Port, AIN2_Pin, GPIO_PIN_SET);
    ; }- _9 m; Y" J' G8 u, N/ s  ~+ P
68.         __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_3, Pwm);
    
69.         }
    / S7 F" L  X, K7 ^
70. }

复制代码

3.在motor_control.h文件中加入以下代码：
5 X2 @: Q, h8 V2 C1 |" Y- j

1. int Motor1SpeedClosedControl;
   
2. int Motor2SpeedClosedControl;
   1 Y: y9 y7 ~- K5 O; p1 i$ b
3. void SetMotor1Direction(int Pwm);
   
4. void SetMotor2Direction(int Pwm);

复制代码

4.在main.c文件中在上节代码的基础中添加如下代码：

1.         HAL_TIM_Encoder_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_ALL);
   4 ^) G$ ^2 ]( b' S2 ]
2.         HAL_TIM_Encoder_Start(&htim4,TIM_CHANNEL_ALL);

复制代码

5 L6 X! p$ E$ u+ R* y0 V 5.打开在Core文件夹下Src文件夹中的stm32f1xx_it.c文件，下拉找到void SysTick_Handler(void)，并加入以下代码（要加在CODE BEGIN和CODE END中间）：

1. static unsigned char Timer5msCounter;
   
2.         static int Motor1Speed;
   
3.         static int Motor1PWM;
   
4.         static int Motor2Speed;
   ; T7 Z' i1 W, f0 B
5.         static int Motor2PWM;
   
6. 
     ?8 g% a& e& L
7.         Timer5msCounter++;
   
8.           if(Timer5msCounter >=5)//每5s一个周期
   
9.           {
   " o  }& ?/ L$ W; p$ A
10.                   Timer5msCounter = 0;
    
11.                   Motor2Speed = GetTim4Encoder();
    8 n7 w3 T" z( M! W4 U4 X5 V; e. J
12.                   Motor1Speed = GetTim3Encoder();
    & Q; p; X, _3 {
13. 
    8 M' w8 ?# r1 U
14.                   printf("M1Speed = %d \n", Motor1Speed);
      H* `# v: l0 R7 G5 m" \
15.                   printf("M2Speed = %d \n", Motor2Speed);
    - ~/ B) p' x  V0 Z" t, P4 P" A
16. 
    + t$ L/ P, U& ?: R! N
17.                   Motor1PWM = Motor1SpeedClosedControl(Motor1Speed,-20);
    
18.                   Motor2PWM = Motor2SpeedClosedControl(Motor2Speed,30);
    ! J  j2 b/ {. q& v1 t4 Z, E: c
19. 
    
20.                   SetMotor1Direction(Motor1PWM);
    
21.                   SetMotor2Direction(Motor2PWM);
    
22.       }
    

复制代码

1 D+ V4 b! `* a& z. y7 Y* }& z
5 v. s: B* ^+ U2 `$ A5 Y9 V; n
# x0 `' g$ Y1 o6.在工程文件目录下的Core文件夹下添加Inc和Src文件夹，并添加encoder.c文件和encoder.h文件。
在encoder.c文件下添加以下代码：
! N8 _2 }  I; s2 ^$ }/ A, C

1. #include "tim.h"//包含tim头文件
   
2. #include "encoder.h"
   + Q* c- h8 a' n' _, m5 j
3. 
   - \' M7 q. m) y
4. int iTim4Encoder;//存放从TIM4定时器读出来的编码器脉冲
   
5. int iTim3Encoder;
   
6. 
   
7. int GetTim4Encoder(void)//获取TIM4定时器读出来的编码器脉冲
   
8. {
   
9. iTim4Encoder = (short)(__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim4));//先读取脉冲数
   
10. __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim4,0);//再计数器清零
    
11. return iTim4Encoder;//返回脉冲数
    6 V% e: x' R  a3 W6 c
12. }
    . g+ R% _, d: ^0 T
13. 
    % y" z& F4 Z& e& u2 R/ S$ `: j. v
14. int GetTim3Encoder(void)//获取TIM4定时器读出来的编码器脉冲
    
15. {
    9 j  B4 y% e" S& j
16. iTim3Encoder = (short)(__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim3));//先读取脉冲数
    
17. __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim3,0);//再计数器清零
    + n3 V- P$ H3 F  Y
18. return iTim3Encoder;//返回脉冲数
    
19. }

复制代码

0 k4 w- j) Q- `! h在encoder.h文件下添加以下代码：
8 O9 J2 O! j# e, K* V

1. int GetTim4Encoder(void);//声明函数
   4 o& u6 B7 W9 E% @: w
2. int GetTim3Encoder(void);

复制代码

  w( {$ |* a0 Z4 H7.点击编译并进行烧录，完成PID速度闭环控制任务。可在在stm32f1xx_it.c中更改小车M1和M2电机的脉冲速度，正数转向为正向，负数转向为反向，并在调试器中接收小车的脉冲速度。（需要打开小车电源开关）
例如此时设置M1电机脉冲速度为-20，M2电机脉冲速度为40。
) u: Q- o' E+ i* c) s

& ?+ m2 t0 E5 A" T% q8 I打开串口数据调试工具，可查看小车实时输出的PWM值：
! H' h8 I* O9 m1 D1 `2 h* ]


5 ^$ R4 b, W7 w