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Csywing/QR-Board

 
 

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四足机器人控制板QR-Board

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1 简介

QR-Board是一块基于STM32G0微控制器的四足机器人控制板,支持一系列四足机器人常用硬件模块(例如舵机、IMU、超声测距、WiFi、OLED等模块)的接入,并提供了完善的使用例程,能方便地完成机器人等应用功能的开发。板载功能演示视频和硬件工程开源地址如下:

Bilibili:QR-Board板载功能演示

OSHWHub:QR-Board立创EDA工程

img2

2 硬件资源

原理图和PCB的PDF文件位于hardware文件夹下

双MCU应用

STM32G070CBT6微控制器,64MHz主频,128KB FLASH,36KB SRAM,支持SWD/UART程序下载

ESP-01S WiFi模组,可基于Arduino编程或AT指令控制,支持UART程序下载

板载外设接口

8个光耦隔离的5V PWM舵机接口

3个飞特scs系列总线舵机接口

1个MPU6050模块接口

1个I2C OLED模块接口

1个HC-SR04超声测距模块接口

1个USB转TTL MicroUSB通信接口

XT30公头或螺钉式端子DC5V~15V直流供电,支持ADC电压测量

支持I2C/UART通信,引出PWM/ADC/GPIO等富余接口

3 软件例程

3.1 软件工具

  • STM32CubeMX
  • MDK-ARM Keil5

3.2 板级支持包

提供12个板级支持包例程,位于bsp_demo文件夹下

序号 工程名称 工程描述
1 led RGB三色LED灯板级支持包,支持LED亮、灭、电平翻转、流水灯
2 key 基于multi_button的按键板级支持包,支持按键的单击、双击、长按
3 pwmbuzzer 无源蜂鸣器板级支持包,由PWM驱动发声,支持蜂鸣器的开、关、发声频率设置
4 pwmservo PWM舵机板级支持包,由周期20ms(高电平占0.5ms至2.5ms)的PWM驱动,支持8路舵机的0°至180°的输出
5 scservo 飞特SCS系列总线舵机板级支持包,由串口USART2驱动
6 smservo 飞特SMS系列总线舵机板级支持包,由串口USART2驱动
7 mpu6050 MPU6050模块板级支持包,由模拟I2C驱动,支持三轴陀螺仪和加速度计原始数据、模块温度、基于DMP解算的欧拉角等数据的获取
8 stm32flash STM32内部FLASH板级支持包,支持STM32内部FLASH的按页读写
9 rtt rt-thread板级支持包,提供静态和动态线程的创建示例
10 battery 电池板级支持包,采用ADC+DMA获取锂电池电压
11 esp8266 ESP8266模块板级支持包,ESP8266模块通过串口USART1与STM32连接并发送数据,STM32采用DMA+IDLE解析来自ESP8266模块的数据帧
12 hcsr04 HC-SR04模块板级支持包,采用PWM输入捕获和状态机实现超声测距信息的获取

3.2 工程文件结构

板级支持包的工程文件分为两大部分,一部分是由STM32CubeMX自动生成的,一部分是自己添加的,以mpu6050模块为例,其工程文件结构如下

mpu6050
 ├─BSP
 ├─LIB
 │  └─mpu6050
 ├─MDK-ARM 
 ├─Drivers 
 ├─Core
 ... 

/BSP目录下是自己编写的板级支持包文件,对外提供各类板载功能接口;

/LIB目录下是调用的外部库文件;

其余文件均为STM32CubeMX自动生成

3.3 命名约定

良好的编程命名规则有利于快速索引和匹配所需的对象,提高编程效率。该板级支持包编程命名规则与STM32HAL库类似,具体规则如下:

1、函数命名

函数命名包括三部分,板级支持包+模块名称+函数具体动作,两两之间下划线分隔,函数具体动作采用大驼峰式命名法

BSP_LED_Init();           // led初始化
BSP_MPU6050_GetData();    // 获取mpu6050的数据

2、类型命名

类型命名包括两部分,模块名称+类型名,两者之间下划线分隔,类型名采用大驼峰式命名法

// esp8266消息结构体
typedef struct { 
  int len;
  uint8_t *buf;
} ESP8266_Msg;

// led类型枚举
typedef enum { 
  RED = 0,
  GREEN,
  BLUE
} LED_Type;

3、变量命名

变量命名采用全小写,下划线分隔

float bat_voltage = 0; // 电池电压

4、宏和常量

宏和常量采用全大写,下划线分隔

#define LED_NUM (2)    // led的数量
const int LED_NUM = 2; // led的数量

3.4 轻量级时间片

该板级支持包提供了一个轻量、易用的时间片轮询功能,位于bsp_time模块中,使用方法如下

1、提供一个1ms的时基

// stm32 systick 1ms 中断
void SysTick_Handler(void)
{
  BSP_Time_IncTick(); // 时间片轮询时基
}

2、创建轮询任务

int main(void)
{
  BSP_Time_Init(); // 时间片轮询初始化
  while(1)
  {
    if(BSP_Time_CheckTick() ==1 )
    {
       // 500ms轮询任务,绿色led闪烁
      if(BSP_Time_CheckSlice(500) == 1)
      {
        BSP_LED_Toggle(GREEN);
      }
      // 100ms轮询任务,更新hc-sr04超声测距模块的测量距离
      if(BSP_Time_CheckSlice(100) == 1)
      {
        BSP_HCSR04_UpdateDist();
      }
      // 1000ms轮询任务,获取并打印hc-sr04超声测距模块的测量距离
      if(BSP_Time_CheckSlice(1000) == 1)
      {
        float dist = BSP_HCSR04_GetDist();
        printf("dist is %.2f cm\r\n",dist)
      }
    }
  }
}

3.5 移植

利用STM32CubeMX生成工程,添加/BSP目录和对应的驱动文件,修改端口并添加驱动代码就能实现不同STM32微控制器的快速移植

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