这个部分是整个云台控制的核心流程,通过分析他可以了解整个云台在一个周期内所进行的计算,了解整个控制流程,对于我来说还是太复杂了,欢迎大家一起帮助我完善。
void loop()//主循环函数
{
int32_t pitchPIDVal;//用来存储俯仰轴的PID计算结果
int32_t rollPIDVal;//用来存储横滚轴的PID计算结果
static char pOutCnt = 0;
static char tOutCnt = 0;
static char tOutCntSub = 0;
static int stateCount = 0;
static uint8_t ledBlinkCnt = 0;
static uint8_t ledBlinkOnTime = 10;
static uint8_t ledBlinkPeriod = 20;
if (motorUpdate) // loop runs with motor ISR update rate (500 Hz),motorUpdate就是电机中断程序的标志位,当它为ture时候,表示中断程序执行一次,并执行完毕,也就是说电机的状态发生了变化。我们这里可以提前看一下中断程序中都做了什么:
这里插入一下中断程序代码:
ISR( TIMER1_OVF_vect )//ISR是ardunio的库函数,是专门用来处理中断的程序,参数TIMER1_OVF_vect是中断向量也就是中断触发,TIMER1_OVF_vect就是当TIMER1溢出的时候为TRUE,具体这个溢出周期时间是多少呢,需要看TIMER1的具体设置了。在BLcontroller.h中有这么一行:TIMSK1 |= _BV(TOIE1);这句代码就是开启timer1的溢出中断。而具体timer1如何配置是跟选择PWM的输出频率有关,8KHZ,32KHZ,4KHZ三种选择。这里已32KHZ设置举例,
TCCR1A = _BV(COM1A1) | _BV(COM1B1) | _BV(WGM10);//timer1为phase
corrected,8bit模式 PWM模式,最大值为)0xFF(255),A通道和B通道都为升序清零,降序置位
TCCR1B = _BV(CS10);//表示不分频,那就是32KHz,但是什么时候去触发溢出寄存器置位还是不清楚。。。有待继续学习
{
freqCounter++;//初始化改值为0,每次触发一次溢出中断,该数值+1,
if(freqCounter==(CC_FACTOR*1000/MOTORUPDATE_FREQ))//CC_FACTOR*1000代表PWM的频率,定义MOTORUPDATE_FREQ的是电机状态更新频率是500HZ,这句代码的含义就是每到需要更新电机状态的时候执行下列语句。
{
freqCounter=0;//把计数器清零
PWM_A_MOTOR0 = pwm_a_motor0;//默认pwm_a_motor0=128,把驱动电机的PWM占空比设置为计算出的数据
PWM_B_MOTOR0 = pwm_b_motor0;
PWM_C_MOTOR0 = pwm_c_motor0;
PWM_A_MOTOR1 = pwm_a_motor1;
PWM_B_MOTOR1 = pwm_b_motor1;
PWM_C_MOTOR1 = pwm_c_motor1;
// update event
motorUpdate = true;//并将电机状态更新置位,标明状态已经更新。
}
// care for standard timers every 1 ms
if ((freqCounter & 0x01f) == 0) {
TIMER0_isr_emulation();//这里是什么意思还有待研究
}
}
{
motorUpdate = false;//将电机状态更新置位
CH2_ON
// loop period
// 2.053/2.035 ms max/min, error = +5/-13 us (w/o rc)
// 2.098/2.003 ms max/min, error = +50/-45 us (1 x PPM16 1 x PWM)
// update IMU data
readGyros(); // td = 330us
if (config.enableGyro) updateGyroAttitude(); // td = 176 us
if (config.enableACC) updateACCAttitude(); // td = 21 us
getAttiduteAngles(); // td = 372 us//以上这几行是获取最新的状态参数
//****************************
// pitch PID
//****************************
if (fpvModeFreezePitch==false) {//当不在FPV模式下锁定俯仰轴
// td = 92 us
pitchPIDVal = ComputePID(DT_INT_MS, DT_INT_INV, angle[PITCH], pitchAngleSet*1000, &pitchErrorSum, &pitchErrorOld, pitchPIDpar.Kp, pitchPIDpar.Ki, pitchPIDpar.Kd);//PID的计算频率与电机更新状态频率要保持一致,因此PID的DT_INT为2ms,频率为500HZ,通过计算得出新的俯仰轴输出值。
// motor control
pitchMotorDrive = pitchPIDVal * config.dirMotorPitch;//默认config.dirMotorPitch为1
}
//****************************
// roll PID
//****************************
if (fpvModeFreezeRoll==false) {
// td = 92 us
rollPIDVal = ComputePID(DT_INT_MS, DT_INT_INV, angle[ROLL], rollAngleSet*1000, &rollErrorSum, &rollErrorOld, rollPIDpar.Kp, rollPIDpar.Ki, rollPIDpar.Kd);//同理计算出横滚的PID输出值
// motor control
rollMotorDrive = rollPIDVal * config.dirMotorRoll;
}
// motor update t=6us (*)
if (enableMotorUpdates)//
{
// set pitch motor pwm
MoveMotorPosSpeed(config.motorNumberPitch, pitchMotorDrive, maxPWMmotorPitchScaled);//真正驱动电机来自这一行,这个函数定义在BLcontroller.h中,这里详细分析一下
void MoveMotorPosSpeed(uint8_t motorNumber, int MotorPos, uint16_t maxPWM)//这个函数具有三个参数,1.控制电机的序号,2.电机的位置.3PWM的放大因数,意义是控制具体是向哪个电机以正弦表中那三个值来生成PWM波,并且增益会是多少。
{
uint16_t posStep;
uint16_t pwm_a;
uint16_t pwm_b;
uint16_t pwm_c;
// fetch pwm from sinus table
posStep = MotorPos & 0xff;//要将pid计算出的位置与0xff相与,MotorPos是一个int型数据,16位吧,现在与0xff相与,意味着只保留第八位的数据。也就是值的范围控制在0-256
pwm_a = pwmSinMotor[(uint8_t)posStep];
pwm_b = pwmSinMotor[(uint8_t)(posStep + 85)];
pwm_c = pwmSinMotor[(uint8_t)(posStep + 170)];//驱动电机的三项PWM电角度应该相差120°,360°/120°=3,也就是把正弦数组的长度(256)除以3分为三份,每每两项之间在数组中相隔85(256/3)个元素,那么我们再看一下正弦数组是怎么计算的呢,根据其定义该数组长度256,也就是说将一个电角度周期划为了256等分,数组中数值大小范围是-128到127,但是这里存在一个问题,因为这里(posStep+170)是不能超过255的,因此posStep值不能超过85?但是并没有看到程序中有对应的限制呢。睡了一晚我突然明白了,他把这里变成了一个无符号数,然后如果相加过255就会溢出,那么这里最后就是溢出的那个值,恰好满足了要求,因此posStep的范围还是0-255。但是posStep的范围是根据PID计算中进行限定的,在PID函数的语句中最后output除以4096又除以8,原来output是32位的有符号整形,除以4096又除以8相当于右移动15位,就还剩下17位,如果是正数的话,其中最高位是符号位,剩下16位为数据位。数据范围为0-65535,在这个函数中又与posStep = MotorPos & 0xff;相当于只保留低八位,数据范围最终变为0-255.之所以这么做,是要保证PID的精度,不要浮点数减少运算量,将所有的数都放大,保证都在整数范围内计算,最后再将数据变小到0-255的范围内。
// apply power factor
pwm_a = maxPWM * pwm_a;//maxPWM是一个0~256的数,乘以一个-127-127的数,范围会变话,但是下面紧接着又向右移动8位,相当于是pwm_a乘以了一个小于等于1的数,范围还是在-127到127变化,但是应该是变小了。
pwm_a = pwm_a >> 8;//
pwm_a += 128;//这里最终又加上128,将范围变化到了1-255。
pwm_b = maxPWM * pwm_b;
pwm_b = pwm_b >> 8;
pwm_b += 128;
pwm_c = maxPWM * pwm_c;
pwm_c = pwm_c >> 8;
pwm_c += 128;
// set motor pwm variables
if (motorNumber == 0)
{
pwm_a_motor0 = (uint8_t)pwm_a;
pwm_b_motor0 = (uint8_t)pwm_b;
pwm_c_motor0 = (uint8_t)pwm_c;
}//将PWM占空比值送到控制对应电机的通道中
if (motorNumber == 1)
{
pwm_a_motor1 = (uint8_t)pwm_a;
pwm_b_motor1 = (uint8_t)pwm_b;
pwm_c_motor1 = (uint8_t)pwm_c;
}
}
// set roll motor pwm
MoveMotorPosSpeed(config.motorNumberRoll, rollMotorDrive, maxPWMmotorRollScaled);
}//控制横滚轴的电机运动
// Evaluate RC-Signals, td = 120 us//这一段跟遥控信号有关,暂时先不分析
if (fpvModePitch==true) {
pitchAngleSet = utilLP3_float(qLPPitch, PitchPhiSet, rcLPFPitchFpv_tc);
} else if(config.rcAbsolutePitch==1) {
pitchAngleSet = utilLP3_float(qLPPitch, PitchPhiSet, rcLPFPitch_tc); // 63us
} else {
pitchAngleSet = utilLP3_float(qLPPitch, PitchPhiSet, LOWPASS_K_FLOAT(0.03));
}
if (fpvModeRoll==true) {
rollAngleSet = utilLP3_float(qLPRoll, RollPhiSet, rcLPFRollFpv_tc);
} else if(config.rcAbsoluteRoll==1) {
rollAngleSet = utilLP3_float(qLPRoll, RollPhiSet, rcLPFRoll_tc);
} else {
rollAngleSet = utilLP3_float(qLPRoll, RollPhiSet, LOWPASS_K_FLOAT(0.03));
}
// tElapsed = 1.250 ms