代码收藏家技术教程 2025-02-13

【stm32】使用HC05进行pid远程可视化调参

前言

最近在写通过HC05和蓝牙调试器手机app进行远程可视化的pid调参。网上似乎并没有相关的教程和和代码，故写此文章，同时也分享一下对串口通信的学习心得。

准备

stm32型号是典中典f103c8t6
蓝牙模块HC05，陀螺仪MPU6050（本文章中是对角度闭环控制的参数调节），手机app蓝牙调试器（百度直接搜索下载）

串口通信接口（USART1）配置

USART的初始化比较常规，这里不赘述。
开启接收中断和空闲中断。接收中断用于将接收的数据存入缓存数组，空闲中断用于在数据接收完成后对数据进行处理。
代码如下：

void HC05_Init(void)
{
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);

    GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_USART1, ENABLE);

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = TX;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = RX;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);

    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);
    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_IDLE, ENABLE);
    USART_ClearFlag(USART1,USART_FLAG_TC);

    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 8;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

    USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}

网络上关于HC05通信的教程都是只使用接收中断，在中断函数中对数据进行处理。但我在实际操作过程中，出现了严重的数据包字节丢失的现象，不知道是什么问题。
因为pid调参过程中数据包并不是接连不断地发送，而是调节一次参数发送一次，所以这里采取空闲中断时处理数据。

发送与接收数据包

查看应用中关于数据包格式的说明，编写发送和接收数据包的函数。

发送数据包

发送的数据都要通过字节的方式发送，所以发送数据包的过程要把各种类型的数据转化成若干个字节来发送。同时记录下所有字节的和，取低8位作为校验字节。
转化为字节的原理就是每8位搞一个uint8_t类型的指针。
代码如下：

void HC05_SendByte(uint8_t data)
{
    USART_SendData(USART1, data);
    while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
}

void HC05_SendChar(char data)
{
    USART_SendData(USART1, (uint8_t)data);
    while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
}

uint8_t HC05_SendData8(int8_t data)
{
    HC05_SendByte(*(uint8_t*)&data);
    return *(uint8_t*)&data;
}

uint8_t HC05_SendData16(int16_t data)
{
    HC05_SendByte(*(uint8_t*)&data);
    HC05_SendByte(*((uint8_t*)&data + 1));
    return *(uint8_t*)&data + *((uint8_t*)&data + 1);
}

uint8_t HC05_SendData32(int32_t data)
{
    HC05_SendByte(*(uint8_t*)&data);
    HC05_SendByte(*((uint8_t*)&data + 1));
    HC05_SendByte(*((uint8_t*)&data + 2));
    HC05_SendByte(*((uint8_t*)&data + 3));
    return *(uint8_t*)&data + *((uint8_t*)&data + 1) + *((uint8_t*)&data + 2) + *((uint8_t*)&data + 3);
}

uint8_t HC05_SendDataFloat(float data)
{
    int32_t data_u32 = *(int32_t*)&data;
    return HC05_SendData32(data_u32);
}

void HC05_SendString(char *String)
{
    uint8_t i = 0;
    while(String[i] != '\0')
    {
        HC05_SendChar(String[i]);
        i++;
    }
}

/*发送数据包，数据包格式：0xA5,data[],校验位,0x5A*/
void HC05_SendDataArray(void)
{
    HC05_SendData8(0xA5);
    ExamByte += HC05_SendData8(0);
    ExamByte += HC05_SendDataFloat(yaw);
    ExamByte += HC05_SendDataFloat(kp);
    ExamByte += HC05_SendDataFloat(ki);
    ExamByte += HC05_SendDataFloat(kd);
    HC05_SendByte(ExamByte);
    HC05_SendData8(0x5A); 
    ExamByte = 0;
}

发送数据包的函数就是发送包头，依次发送原数据，发送校验字节，最后发送包尾。
校验字节ExamByte直接将发送原数据的所有函数返回值加起来即可。

接收与处理数据包

接收中断时将接收到的数据存入缓存区，空闲中断时处理数据包。处理数据包对每个字节依次处理。
该数据包是由手机app发送，格式发送格式一样，该项目中数据包为：包头，Kp，Ki，Kd，校验字节，包尾。
接收float类型数据的过程就是发送float数据的逆过程。
代码如下：

/*接收数据包，数据包格式：0xA5,data[],0x5A*/

void HC05_RecieveDataArray(void)
{
    uint8_t sum = 0;
    for(int i=0;i<num;i++)
    {
        uint8_t data = DataArray_R[i];
        HC05_SendByte(data);
        if(state == 0 && data == 0xA5)
        {
            state ++;
        }
        else if(state >= 1 && state <= 12)
        {
            sum += data;
            state ++;
        }
        else if(state == 13)
        {
            state ++;
        }
        else if(state == 14 && data == 0x5A)
        {
            state = 0;
            kp = *(float*)&DataArray_R[i-13];
            ki = *(float*)&DataArray_R[i-9];
            kd = *(float*)&DataArray_R[i-5];
            flag = 1;
        }
        else state = 0;
        if(state > maxstate) maxstate = state;
    }
    num = 0;
}

void USART1_IRQHandler(void)
{
    if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_IDLE) == SET)
    {
        USART_ReceiveData(USART1); 
        USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_TC);
        HC05_RecieveDataArray();
    }

    else if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET)
    {
        DataArray_R[num++] = USART_ReceiveData(USART1);
        USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);
    }
}