【外网项目分享】STM32 Blue Pill 物联网扩展板（下）

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STMCU 发布时间：2019-3-1 17:05

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【外网项目分享】STM32 Blue Pill 物联网扩展板（上）

STM32现在是家庭智能网格兼容

什么是家庭智能网格?

正如在家庭智能网格Hackaday项目中所描述的，它是一个物联网网格框架，使用树莓派的定制射频传感器和中继器。它是开放源码的，可以与MQTT和OpenHAB2连接。

mesh协议被设计得足够简单，这样您就可以在空闲时间自己理解并调试它，同时还具有实用的功能级别。在这个洪水网格项目日志中有关于网格协议的更多细节

STM32的硬件支持

RF节点:已经在使用github STM32 RF节点项目上可用的源代码运行
RF PIO:用于PIO伺服控制的github固件也是如此

STM32应用程序

加热器:固态继电器的pwm控制
嗅探器:不是真正的射频嗅探器，而是协议嗅探器，因为它忽略了格式，但仍然必须坚持一个通道，这有助于查看请求和确认调试。
uart接口:

射频狗收集广播到网格中的信息
使用确认将目标消息加入到特定节点。请注意，确认是从目标到源的网格宽度，而不是像增强的Shockburst那样从一点到另一点。
现在，正如我们在下面几节中所看到的，STM32带来了使用ARM mbed的可能性以及它所带来的一切。

容易使用网格函数与ARM mbed和现代c++

在这里，我们可以从RF uart接口中找到充当RF加密狗的代码片段。在github上完成文件

//nRF Modules 1:Gnd, 2:3.3v, 3:ce,  4:csn, 5:sck, 6:mosi, 7:miso, 8:irq
RfMesh hsm(&rasp,          PC_15, PA_4, PA_5, PA_7,  PA_6, PA_0);
void rf_broadcast_catched(uint8_t *data,uint8_t size)
{
switch(data[rfi_pid])
{
      case rf_pid_0xF5_alive:
...
int main()
{
hsm.init(CHANNEL);
hsm.setNodeId(NODEID);
hsm.attach(&rf_broadcast_catched,RfMesh::CallbackType::Broadcast);
...

提供监听和发送的通道，这个通道是可以更改的，目前网格是在单个通道上运行的，这是根据通道集群和通道交换得来的特性。
通过广播连接到一个网格事件

这里，我们有一个节点应用程序的代码片段，它使用公认的对等消息。在github上完成文件

void rf_message_to_me(uint8_t *data,uint8_t size)
{
if(data[rfi_pid] == rf_pid_heat)
{
heat_val = data[4];//heat_val payload : Size Pid SrcId TrgId HeatVal CRC
...
main()
{
hsm.init(CHANNEL);
hsm.setNodeId(NODEID);
hsm.attach(&rf_message_to_me,RfMesh::CallbackType::Message);
...

附件是一个消息类型。
由于节点id已经提供给了mesh驱动程序，因此只提供与目标节点id匹配的消息。
确认传输也由网格驱动程序处理。

给自己弄个j-Link

像专业人员一样调试

因为将低成本flasher和使用ST-Link和co混用，导致我我错失了调试得良好机会，
为了获得ARM-M0和RF的单SoC，我不得不开始使用RE，所以我必须有一个闪烁器和调试器
请注意，将ST- link更新为J-Link OB并将其与ST组件以外的组件一起使用是错误的。
所以我决定用j-Link EDU

为什么是j-Link EDU ?

没有必要为诸如“它就是奏效的!”这样的理由争论太多。，这是真的，我试过了，也兼容了所有严肃开放的IDE，所以让我们更专注于比较

与ST-Link相比，j-Link提供的VTref输入可以感知目标电压，因此可以使用它自动化脚本。

注意,埃杜是相对便宜(60€)使用仅供爱好者和教育,但有一个对于皮层M更便宜的EDU-mini(16€)。

EDU比mini有更高的下载速度，支持更多的CPU变体。

它可以控制电源高达300毫安5V完全关闭目标，这是非常重要的测试自动化，因为它不同于复位。

它有一个虚拟UART，而不是从ARM cortext中提升，但是您可以使用外部UART保持您的ARM程序不被修改，并将其连接到调试器的外部插脚。

所以你可以试用，调试器，电源控制，电压传感和UART

segger设备的安全性正在提高，所以您不必担心在SW更新之后克隆会停止工作。

从这里去哪里

我将开始更新我的脚本和环境使用j-Link edu，我将打破与ST-Link实用程序的兼容性。

我将评估调试器接口Ecpilse和segger特定的

我将开始使用python包装调试接口，使其快速且可访问

感觉无刷直流速度和位置控制

实验设置

PS4操纵杆非常适用同时操纵多个变量，适用于实验，触摸板增加了位置参考的可能性。
这里的树莓派不是BLDC控制所需要的，而是作为游戏杆的界面，加上它的开发环境更适合编程。
虽然射频节点板内置了USB接口，但是USB软件集成起来比较复杂，而且使用内存，所以UART还有时间进行实验。USB到UART的连接也可以达到同样的效果。
RFPIO板用于伺服电机控制而不是无刷直流电动机，但它是一个很好的无刷直流电动机实验平台，因为它公开了PWM输出并具有无线电连接。
无线电连接在这里用处不大，但它实际上是和非常重要的隔离介质之间的测试PC机和电机测试台。这种优势在这里没有使用，只是因为电源已经调节了电流。

注意安全:

使用带有实验控制器的普通电池是危险的，可能会导致测试台着火。使用保险丝、限流电源或可靠的控制器。

一个便宜的逻辑分析仪在使用的模式下，与Saleae logic SW一起工作，这是一个伟大的和经济的分析组合。
来自eBay的L6234D使用了一个商业化的模块，但是这个模块没有提供太多的选项，因为所有的支持都是连接在一起的，并且没有感应电阻。所以这只能在开电压回路中控制。

演示

这个演示中有趣的部分不是第一次旋转bldc的革命，而是:

在不同的环境中集成这么多小的SW协议
通过直接操纵多个变量并在逻辑分析仪上观察脉冲，人们可以感受到无刷直流电动机是如何工作的

开环控制:BLDC =步进电机

在不考虑转子位置的情况下，改变每个线圈的电压总是可能的。
如果电压不足以处理扭矩，这肯定会导致步骤的缺失。正如在BLDC中步骤是巨大的一样，错过它们会造成伤害，并且不会被忽视。
解决的办法是增加电压，但是你浪费的能量不是转矩，而是保持电机的位置。由于没有反作用力，电机处于静止状态时，电流要大得多。
在这里使用的无刷直流电动机消耗约50毫安，转速很少每秒和高达180毫安在停止位置与7.2伏特。

控制参数

每一个关于BLDC控制的新视频或图表都能让我理解更多的东西，这就是为什么尽管互联网上有大量的文档和教程，为什么不添加另一个简单的视图。

速度在应用下一个电角度位置之前作用于延迟，注意最大命令更新频率小于pwm信号频率，否则无效(图中两者的比例不相同)。
电压增加了脉冲宽度。虽然这里只显示了一个pwm信号，但是这3个信号的宽度脉冲都是成比例地增大和减小的。
从软件的角度来看，这个位置甚至更简单，因为你只需要根据手指在触控板上的移动比例增加或减少电角度。每个角度的正弦信号被用来定义相应电桥的脉冲宽度。

软件

抱歉把源代码作为图片，但源代码插件是如此菜了，代码几乎无法阅读，所以我保持VSCode的颜色。

神奇的地方就是，角度为int,让它更简单,我甚至不使用一个合适的单位作为放射微粒或学位,而256°256/360单位适合表窦porecessed一旦和存储为查找。

当M3以72MHz运行时，对浮点数的实时计算花费了7.2 us，而这里的查找函数只花费了大约1 us，所以对于50 us pwm周期= 20 KHz(最大控制刷新率)来说，这仍然是值得的。

请注意，L6234D可以高达150千赫从死开关时间的观点。

我使用mbed-os作为开发环境，为什么要这么复杂的使用它呢?

PwmOut pwm1;

pwm1 = 1;

这很利于开箱即用的配置和初始化。它可以为您做任何事情，从cmsis HAL api调用到计算应该将哪些引脚分配给哪些替代函数。它配置pwm模式，所有堆栈都要经过赋值运算符的重载，这会使函数时间从微秒变为毫秒。

这就是为什么寄存器的直接使用是围绕一条指令的。

信号

我们可以在逻辑分析仪上看到中心对齐的pwm信号。
注意，频率显示为10khz，而不是上面提到的20khz，这是正确的，因为将两个脉冲粘在一起可以将变化减少一半。

结论

一旦你同时控制了速度和电压，你就能更好地了解电机什么时候停了，什么时候没踩踏板，你可以按住它，施加更高的电压，看它什么时候能克服施加的扭矩。这不是科学，但是可以让你更加随意的处理其他科学公式。

下一步是查看扭矩控制回路，然后可能是反电动势监控，为BLDC设计一个特定的扩展板，并在面向现场的控制视频前进行冥想。但可以肯定的是，对于我的倒立摆移动机器人的计划来说，这种控制已经足够了。

即将到来&创意

带有传感器的射频节点已经启动并运行，RFPIO已经启动并运行，是时候考虑下一步应该做什么了。