本文将借助STM32CubeMX来配置ADC、DMA、DAC、USART，并利用PID位置式算法实现对输出电压进行AD采集通过PID算法调节DAC，获取到我们想要的电压值。
讲解的主要知识：
1.何为PID以及为何需要PID
2.STM32CubeMX创建
3.STM32源代码
1、何为PID以及为何需要PID
  以下是PID控制的整体框图，过程描述为：设定一个输出目标，反馈系统传回输出值，如与目标不一致，则存在一个误差，PID根据此误差调整输入值，直至输出达到设定值。

  疑问：那我们为什么需要PID呢？比如我想要利用DAC输出一个1.65V电压，直接输出不就可以了吗？

  这里必须要先说下我们的目标，因为我们所有的控制无非就是想输出能够达到我们的设定，即如果我们设定了一个目标电压值，那么我们想要一个什么样的电压值变化呢？

  比如设定目标电压值为1.65V，目标无非是希望其能够快速而且没有抖动的达到1.65V。

  那这样大家应该就明白，如果只是使用DAC输出一个数字信号，外界出现的误差（例如导线、噪声等原因）都可能影响到最终输出的数值，因此我们需要利用PID调节最终读取到我们想要的值。



Eg：要求输出1.65V，控制输出1.65V，其实得到的是1.6V，如果控制输出1.68V，那么可能可以得到1.65V，其实就是缩减目标与实际之间的误差。

2、STM32CubeMX配置：
2.1 所用工具：

芯片：STM32F103RCT6
IDE：MDK-Keil软件
STM32F1xxHAL库

2.2 知识概括：

STM32CubeMX创建ADC、DMA、DAC、USART例程
Keil软件程序编写

2.3 工程创建

1、芯片选择
  芯片：STM32F103RCT6（根据自己的板子来进行选择）



2、设置RCC
  设置高速外部时钟HSE 选择外部时钟源



3、设置ADC引脚
  ADC1通道0即PA0，开启连续转换模式，转换周期：55.5Cycles





4、ADC利用DMA传输
  设置DMA传输模式：循环传输（有数据就传输），同时设置高优先级



5、开启DAC输出



6、开启USART1
  设置异步通信，波特率115200Bits/s



7、配置时钟
  F1系列芯片系统时钟为72MHzs



8、项目创建最后步骤

设置项目名称
设置存储路径
选择所用IDE



9、输出文件

②处：复制所用文件的.c和.h
③处：每个功能生产独立的.c和.h文件



10、创建工程文件
  点击GENERATE CODE 创建工程

11、配置下载工具
  这里我们需要勾选上下载后直接运行



3、STM32源代码：
  首先编写pid.c与pid.h文件代码，这里编写的是pid位置式算法。
（1）pid.h

1. #ifndef __PID_H__
   
2. #define __PID_H__
   
3. #include "main.h"
   
4. 
   
5. typedef struct
   
6. {
   
7.     float SetVoltage;                  //定义设定值
   
8.     float ActualVoltage;        //定义实际值
   
9.     float err;                            //定义偏差值
   
10.     float err_last;                          //定义上一个偏差值
    
11.     float Kp,Ki,Kd;                          //定义比例、积分、微分系数
    
12.     float result;                    //pid计算结果
    
13.     float voltage;                          //定义电压值（控制执行器的变量）0-5v右转 5-10v左转
    
14.     float integral;                          //定义积分值
    
15. }pid_p;
    
16. 
    
17. void PID_init( void);
    
18. float PID_realize( float v, float v_r);
    
19. 
    
20. #endif

复制代码

（2）pid.c

1. #include "pid.h"
   
2. #include "stdio.h"
   
3. 
   
4. pid_p pid;
   
5. 
   
6. //pid位置式
   
7. void PID_init()
   
8. {
   
9.     printf("PID_init begin \n");
   
10.     pid.SetVoltage= 0.0;                          // 设定的预期电压值
    
11.     pid.ActualVoltage= 0.0;                        // adc实际电压值
    
12.     pid.err= 0.0;                                    // 当前次实际与理想的偏差
    
13.     pid.err_last=0.0;                            // 上一次的偏差
    
14.     pid.voltage= 0.0;                            // 控制电压值
    
15.     pid.integral= 0.0;                                  // 积分值
    
16.     pid.Kp= 0.2;                                    // 比例系数
    
17.     pid.Ki= 0.15;                                    // 积分系数
    
18.     pid.Kd= 0.2;                                    // 微分系数
    
19.     printf("PID_init end \n");
    
20. }
    
21. 
    
22. float PID_realize( float v, float v_r)
    
23. {
    
24.     pid.SetVoltage = v;                        // 固定电压值传入
    
25.     pid.ActualVoltage = v_r;        // 实际电压传入 = ADC_Value * 3.3f/ 4096
    
26.     pid.err = pid.SetVoltage - pid.ActualVoltage;        //计算偏差
    
27.     pid.integral += pid.err;                                                //积分求和
    
28.     pid.result = pid.Kp * pid.err + pid.Ki * pid.integral + pid.Kd * ( pid.err - pid.err_last);//位置式公式
    
29.     pid.err_last = pid.err;                                //留住上一次误差
    
30.     return pid.result;
    
31. }

复制代码

（3）在main.c加上：

1. /* USER CODE BEGIN Includes */
   
2. #include "stdio.h"
   
3. #include "pid.h"
   
4. /* USER CODE END Includes */

复制代码

1. /* USER CODE BEGIN PD */
   
2. #define ADC_Channel_MAX 2
   
3. /* USER CODE END PD */

复制代码

1. /* USER CODE BEGIN PV */
   
2. uint16_t ADC_DMA_Value[ADC_Channel_MAX];  // DMA得到ADC的值
   
3. uint16_t ADC_Value = 0;
   
4. uint16_t DAC_Value = 100;
   
5. /* USER CODE END PV */

复制代码

1. /* USER CODE BEGIN 0 */
   
2. /**
   
3.   * 函数功能: 重定向c库函数printf到DEBUG_USARTx
   
4.   * 输入参数: 无
   
5.   * 返 回 值: 无
   
6.   * 说    明：无
   
7.   */
   
8. int fputc(int ch, FILE *f)
   
9. {
   
10.   HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xffff);
    
11.   return ch;
    
12. }
    
13. 
    
14. /**
    
15.   * 函数功能: 重定向c库函数getchar,scanf到DEBUG_USARTx
    
16.   * 输入参数: 无
    
17.   * 返 回 值: 无
    
18.   * 说    明：无
    
19.   */
    
20. int fgetc(FILE *f)
    
21. {
    
22.   uint8_t ch = 0;
    
23.   HAL_UART_Receive(&huart1, &ch, 1, 0xffff);
    
24.   return ch;
    
25. }
    
26. /* USER CODE END 0 */

复制代码

（4）在ADC初始化之后加上AD校准函数：

1.   /* USER CODE BEGIN 2 */
   
2.   HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1);  // f1系列需要ADC校准，f4不需要
   
3.   HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1,(uint32_t *)&ADC_DMA_Value,ADC_Channel_MAX); // 启动ADC的DMA转换
   
4.   PID_init();
   
5.   /* USER CODE END 2 */

复制代码

（5）while中加上：

1.       HAL_DAC_SetValue(&hdac, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, DAC_Value); // 设置DAC数值
   
2.           HAL_DAC_Start(&hdac,DAC_CHANNEL_1);   // 开启DAC输出
   
3.           ADC_Value = ADC_DMA_Value[0];
   
4.           printf("%0.2f\r\n", ADC_Value*3.3/4096);
   
5.           // 这里设置输出1.65V
   
6.           DAC_Value = DAC_Value + PID_realize(2048, ADC_Value);
   
7.           HAL_Delay(100);

复制代码

（6）用一根杜邦线连接PA0（ADC1_IN0）与PA4（DAC），然后串口连接电脑（我这里利用USB转TLL连接电脑，RX接PA9（USART1_TX），TX接PA10（USART1_RX））

（7）之后就可以完成正常读取，刚打开串口时：

（8）PID调节稳定后（DAC输出1.65V）：


总结：
  以上就是利用PID调节控制获取我想要设定的电压值。