Балансирующий робот на STM32 в среде keil

Добрый день уважаемые форумчане.
Немного предыстории вопроса...
Дети решили собрать своего балансирующего робота на шаговых моторчиках. Они имеют небольшой опыт на ардуино. Ну по крайней мере светодиодами научились мигать. Но интерес вроде не пропал.
Я начал немного изучать вопрос и оказалось, что для реализации их задумки потребуются довольно серьезные вычисления.
Управление моторчиками (генерация степ/дир), опрос датчиков и пр. В общем решили, что ардуинки будет не хватать.
Через некоторое время пришли к выводу, что лучше будет если в качестве контроллера использовать что-то побыстрее и поумнее.
Выбор пал на отладочную платку на базе stm32f103c8t6. А в качестве среды разработки keil.
Первое знакомство с этим контроллером у меня было очень давно. Около 10 лет назад. Многое уже забыл. И основная работа ни как не связана с конструированием и электроникой.
Но пока есть желание у детей попробую заинтересовать их этой сферой.
Платку и st-link нашел,

Что известно на текущий момент:
Необходимо 2 счетчика для генерации сигналов степ/дир. на 2 мотора. Возможно в природе существуют библиотеки управления шаговыми моторами. Но мне такое не известно (пока)
Датчик гироскопа имеет интерфейс i2c
Еще есть 4 аналоговых датчика приближения. Пока точных характеристик не подобрали.
Подключение блютус шилда для управления с телефона.
Так как сейчас пока сложно оценить сколько потребуется различных программных модулей решили еще и free rtos изучить и поставить.

И вот спустя некоторое время нам удалось подключиться к плате и даже загрузили на нее блинк светодиода
Сегодня получилось поднять freertos и запустить два потока. В одном светодиод. В другом вычисления тестовые.
Некоторые модули удалось найти в своих старых архивах.

Вопрос: Существуют ли какие-то библиотеки для работы с i2c (cmsis) для работы с данным контроллером?
st.com не доступен. Похоже банят адреса из РФ.

Вопрос 2: После загрузки прошивки на контроллер, он начинает работать только после нажатия кнопки ресет на плате. Это как-то лечится?

0

1. I2C (TWI) у stm32 встроенный (аппаратный). В интернете смотришь любой пример работы с и2с через cmsis и сразу используешь.
2. В настройках кейла на вкладке прошивки должна быть включена опция "Reset and Run".

1

Сообщение от Smith2007 stm32f103c8t6

Это - худший МК из серии STM32!
Кстати, вам ведь флоаты наверняка в вычислениях понадобятся, поэтому Cortex-M3 вам точно не нужен: он флоаты не умеет. Берите Cortex-M4, рекомендую STM32G431. Для начала надо выбрать: у какого достаточно таймеров, т.к. на каждый ШД нужен один таймер для генерирования сигнала CLK.

Насчет "кайла" я категорически против: нельзя детей приручать ко всякой гадости! Поставьте им хоть vscode, абы это был обычный IDE, без выкрутасов. Идеальный вариант - работать в линуксе, т.к. маздай все равно в России скоро запретят, да и зачем детей приучать к фашистской идеологии?

Сообщение от Smith2007 Возможно в природе существуют библиотеки управления шаговыми моторами

Это очень просто, и на гитхабе такого полно. Привожу свое: управление тремя независимыми ШД с ОС по инкрементальным энкодерам и управление восемью независимыми ШД без ОС (не хватило таймеров).

Сообщение от Smith2007 интерфейс i2c

С этим никаких проблем нет даже у F103.

Сообщение от Smith2007 блютус шилда для управления с телефона.

USART'ов тоже предостаточно.

Сообщение от Smith2007 freertos

МЕГАМИНУС в "карму". Не надо это дерьмо использовать! Особенно там, где оно вообще не нужно!

Сообщение от Smith2007 Существуют ли какие-то библиотеки для работы с i2c (cmsis) для работы с данным контроллером?

Они не нужны. Там все просто, за неделю можно самому написать. Не надо идти по пути "абдурины".

1

Сообщение от wizard41 2. В настройках кейла на вкладке прошивки должна быть включена опция "Reset and Run".

Эта опция включена в настройках.

Миниатюры

 

0

Smith2007, отладчик какой? ST-Link?

Добавлено через 1 минуту
И да, Eddy_Em верно говорит - для шагового управления выбран не тот камень. Управлять конечно можно, но не будет плавности..

0

Сообщение от wizard41 отладчик какой? ST-Link?

ST-Link - v2

F103C8 сейчас есть уже в наличии.
Поищу STM32G431. Но пока будет подопытным экземпляром. Нужна в виде отладочной платы. Чертить эл.схемы и разводить платы - нет такой задачи, да и времени столько нет.
Все же это должны делать дети, а я только "направлять" (хотя пока сам до конца не понимаю куда направлять

зы. Usart тоже нашел.
подключили к компу. Уже можно вывести какое-то сообщение

ззы. есть вариант использования драйверов с шиной i2c. Тогда не нужно будет генерировать шаги и как следствие снизится требование к железке.
Изучаю вопрос.

0

С генерированием шагов проблем не будет: там флоаты не нужны. У меня даже STM32F072 справлялся на ура (ссылку на гитхаб я выше дал).
Флоаты для некоторых датчиков могут понадобиться. А могут и не понадобиться.

Но F103 — такая забаженная штука, что замучаетесь errata читать! И для работы с I2C нужно очень строго следовать документации. И тоже в errata посматривать.

Дети хоть английский знают? Иначе самому все делать придется…

0

Сообщение от Eddy_Em С генерированием шагов проблем не будет: там флоаты не нужны.

В одной формуле есть использование float. Но может получится от него избавится. Например ввести множитель 1000 и в целых числах все сделать.
От датчиков вообще код Int будет (с АЦП)

С математикой пока не сильно разбирался. Но там что-то подобное PID системы. И подбором коэф можно обеспечить устойчивость робота.

Сообщение от Eddy_Em Но F103 — такая забаженная штука, что замучаетесь errata читать!

errata - это ошибки шины i2c?

Есть ли какие группы в максе на тему stm32? я не смог найти.

0

Сообщение от Smith2007 В одной формуле есть использование float.

А не нужно ее использвать, полно целочисленных алгоритмов. Шаговику флоаты не нужны.

Сообщение от Smith2007 ввести множитель 1000 и в целых числах все сделать

Конечно! Или fixed point.

Сообщение от Smith2007 errata - это ошибки шины i2c?

Я не пойму, как вы преподаете микроконтроллеры, если с документацией не знакомы? Errata - это список выявленных багов на той или иной линейке МК.
До того, как начинать с МК, нужно внимательно прочитать datasheet, manual и errata. Еще неплохо почитать различные appnout'ы.
Я ж и говорю: пока английский не будет на уровне "уверенно читаю техническую литературу", в микроконтроллеры лучше и не соваться, иначе будет только хуже: уровень абдурины или калокуба - и конец! Очень редко люди могут вылезти из этого болота. Поэтому если уж и учить, то сразу учить правильно: никаких абдурин, калокубов, маздаев и прочей дряни, превращающей мозг в кашу.

Добавлено через 1 минуту

Сообщение от Smith2007 Есть ли какие группы в максе на тему stm32?

Это же самый убогий мессенджер, еще и russian-only.
Вы на реддите больше помощи найдете, чем там! А еще неплохо на stackoverflow заглянуть, да и по гитхабу пошукать.

0

Сообщение от Eddy_Em Я не пойму, как вы преподаете микроконтроллеры, если с документацией не знакомы?

я не преподаю электронику или МК. Я работаю в сфере металлообработки. Фрезеры, токарники, лазеры и пр ЧПУ машины.
Пытаюсь помочь детям (своим) робота такого сделать. В свободное от работы время. И может их это увлечет.

Когда-то давно пытался использовать CubeMX, чисто ради интереса, но ни чего путного не вышло.
Слишком непонятный комбайн.

0

Сообщение от Smith2007 Пытаюсь помочь детям (своим) робота такого сделать

А как вы им физику объясняете? Или дети уже закончили школу?
Скажем, те же кватернионы - штука и не для каждого взрослого понятная… А без кватернионов невозможно ориентироваться в пространстве.
Да много чего нужно знать, прежде чем за роботов браться. Но, возможно, им будет интересно. Пусть сначала английский подучат, да и в линуксе хотя бы bash и основы разработки на С освоят.

Сообщение от Smith2007 CubeMX

Адская дрянь. Эдакое мозгоразжижающее средство. Что-то сродни ардуине, но для более продвинутых МК. В общем, тупиковый путь.

Качайте с github CMSIS, готовьте Makefile, стартап и ld-скрипт, читайте документацию - и можно будет начинать светодиодиком мигать.
Причем, некоторые вещи удобно делать в отладчике: чтобы своими руками "пощупать", как те или иные изменения в регистрах МК сказываются на периферии.

1

А шаговый двигатель уже выбран? Может стоит посмотреть на BLDC? Оно и плавно будет и как-то более правильно. Можно воспользоваться библиотекой SimpleFOC

0

Сообщение от Eddy_Em т.к. маздай все равно в России скоро запретят

повеселил однако.

0

Сообщение от wizard41 И да, Eddy_Em верно говорит - для шагового управления выбран не тот камень. Управлять конечно можно, но не будет плавности..

Бред. На STM32F103 у меня построен 3D-принтер. В нём имеется куча шаговых двигателей (по разным осям и т.п.). И никаких проблем с "плавностью" у него не наблюдается. Да и не может быть в принципе. Быстродействия F103 за глаза хватит для плавного управления пачкой шаговиков. Что я и вижу на примере своего принтера.

То, что решили сразу работать под РТОС - правильно! И не слушайте персонажей, не сумевших освоить РТОС, и потому хаящих её.

Добавлено через 2 минуты

Сообщение от Smith2007 F103C8 сейчас есть уже в наличии. Поищу STM32G431.

Для начинающего абсолютно без разницы - F103 или самый навороченный из STM32F4xx. "Навороченные" для начинающих даже хуже, так как у них (как правило) и периферия сложнее. Разбираться в ней будет сложнее.

Добавлено через 4 минуты

Сообщение от Smith2007 есть вариант использования драйверов с шиной i2c.

Это неверный путь. Изучайте блок I2C в контроллере. Нет там ничего сложного. Хотя говорят, что I2C у старых F103 плохой. Тут не могу ничего сказать - сам я плотно работал только с новыми STM32F103VE. Там никаких проблем в работе I2C нет.

Добавлено через 2 минуты

Сообщение от Smith2007 float. Но может получится от него избавится. Например ввести множитель 1000 и в целых числах все сделать.

Правильный путь!

Добавлено через 2 минуты

Сообщение от Smith2007 errata - это ошибки шины i2c? Есть ли какие группы в максе на тему stm32?

errata - это документ из состава документации на МК. Необходимый минимум для знакомства с любым МК: даташит + мануал + еррата. Всё это есть на сайте STM. Вводите там название своего МК; переходите в раздел "документация"; скачиваете эти 3 документа и изучаете. С этого должна начинаться работа с любым МК.

0

Сообщение от jcxz На STM32F103 у меня построен 3D-принтер. В нём имеется куча шаговых двигателей (по разным осям и т.п.). И никаких проблем с "плавностью"

Не знаю, не знаю..
Принтер немного неправильно сравнивать с тем, что хочет автор. В принтере все движения обычно рассчитаны заранее. Автору же необходимо фактически в реальном времени считывать и обрабатывать сигналы с датчиков, сразу же управляя несколькими ШД...

0

Сообщение от Dushevny А шаговый двигатель уже выбран? Может стоит посмотреть на BLDC?

Для детей (начинающих) это наверное будет слишком сложно.

Сообщение от wizard41 Принтер немного неправильно сравнивать с тем, что хочет автор. В принтере все движения обычно рассчитаны заранее. Автору же необходимо фактически в реальном времени считывать и обрабатывать сигналы с датчиков, сразу же управляя несколькими ШД...

Вы видимо говорите о необходимом быстродействии? Причём тут тогда плавность?
Хватит или нет быстродействия - зависит от алгоритма и от умений автора. STM32F103 не такой уж и тормозной МК - 72МГц если подходить с умом - хватит для многого. И для нескольких ПИД-регуляторов - хватит вполне. Даже если они будут выполняться на частоте в несколько десятков кГц. А несколько десятков кГц - куда ещё плавнее то? Для балансирвоки робота (что бы под этим не понималось) - думаю и 1...10 кГц должно хватить.

PS: 72МГц/10кГц = 7200 тактов. Если не использовать эмулированную плавучку, а только fixed point, то 7200 тактов на расчёт, это = дофига!

PPS: И да, кстати - здесь тоже "все движения нужно рассчитывать заранее". Как и в 3D-принтере. Никакой разницы.

0

jcxz, ну я имел в виду примерно следующее: принтер может постоять "подумать" секунду-две, ничего страшного не произойдет. Робот же за это время может тупо упасть набок.
Плавность здесь заключается в том, чтобы отслеживать и реагировать на бОльшее кол-во точек в интервалах. Если МК "слабоват", то до воздействия на ШД может пройти значительное время и оно будет с запозданием. Промежуточные точки регулирования "потеряются" и система начнет раскачиваться..

Я конечно не утверждаю на 100%, что автору точно не подходит его МК к его задаче. Тем более, до конца не ясна структура поделки: сколько ШД/датчиков и их взаимодействие.
Но очень может быть, что автор упрется в "железные" ограничения МК и будет долго вокруг этого ходить. Я бы все-таки для таких вещей взял бы камень чутка помощнее..

Добавлено через 2 минуты

Сообщение от jcxz здесь тоже "все движения нужно рассчитывать заранее". Как и в 3D-принтере.

Здесь вы этого не сможете сделать. Расчет и конкретное регулирование будет исходить из того, куда сейчас "падает" робот.. И прочие внешние возмущения. Этого нельзя заранее предсказать.

0

Сообщение от wizard41 jcxz, ну я имел в виду примерно следующее: принтер может постоять "подумать" секунду-две, ничего страшного не произойдет.

Вы видимо только слышали о 3D-принтерах. И никогда не имели дела.
Не может он такого. Иначе получится сопля на детали. Или ещё какой брак. Печать должна идти непрерывно! Без каких-либо остановок. Остановка это - баг. Так как пластик из экструдера течёт непрерывно. С установившейся скоростью вытекания, определяемой текущей температурой экструдера.

Сообщение от wizard41 Этого нельзя заранее предсказать.

При регулировании с частотами хотя бы в неск. кГц - все вычисления и реакции программы уже будут априори - "заранее". Так как механические движения не происходят с такими высокими скоростями. Пока робот хотя бы начнёт крениться куда-то, пройдут тысячи вызовов управляющего алгоритма. Который всё успеет скорректировать. Заранее.

0

Сообщение от jcxz Который всё успеет скорректировать. Заранее.

Ох, не скажите! Смотря что еще за система и из чего состоит..

Сообщение от jcxz И никогда не имели дела.

Имел дело. Еще раз: движения механизмов при обработке заготовки весьма планомерные и известные заранее (задолго), т.к. заранее посчитаны и зашиты координаты, на основании чертежа.
У автора вопроса - конкретное регулирование объекта с неизвестными векторами движения, которые определяются буквально на ходу. Реакция на эти движения должна быть незамедлительная..

0

Чего вы спорите, пока вообще непонятно, что там в итоге в этом роботе будет! А то, вполне возможно, что даже Cortex-M0+ за глаза хватит (если избавиться от деления).
Главное - всякие "калокубы" и "ртоси" не тащить, иначе и H7 не хватит ☺

0