STM32CubeMX配置工程移植dmp库配合匿名四轴上位机三维动态显示测试

Posted 2023-03-13 perseverance52

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了STM32CubeMX配置工程移植dmp库配合匿名四轴上位机三维动态显示测试相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

STM32CubeMX配置工程移植dmp库配合匿名四轴上位机三维动态显示测试

📌相关篇《STM32F1基于STM32CubeMX配置移植dmp库通过串口打印MPU6050数据》
📍参考文章《STM32 MPU6050与匿名上位机通讯（V2.6版）》

✨该工程代码匹配的是匿名四轴上位机软件的2.6版本通讯协议，所以支持使用2.6版本的，最新的版本不支持。

🔖STM32CubeMX默认配置的是stm32F103C8T6
📺演示效果：

🌼STM32CubeMX工程配置说明

🌿使用STM32CubeMX仅配置了串口1和I2C1。

🛠接线说明

匿名四轴上位机软件是通过对串口1数据进行解析后才能正确读取和显示出来的。

stm32 ------ MPU6050
PB6(SCL)  ----  SCL
PB7(SDA)  ----  SDA
 VCC 	----  VCC（3.3V）
 GND  	----  GND
 -------
 串口1：PA9 、 PA10

📑匿名四轴上位机2.6版本通讯协议介绍

通讯代码都是基于通讯协议编写的，就好像对暗号一样，暗号正确才会进行数据传输。

🎉通讯协议可以打开匿名上位机软件，按F12查看，以下是2.6版本通讯协议的全部内容：

一：基本收发

1：收码和发码格式均可设为HEX或者CHR。
2：定时发送功能可以精确到毫秒，但是不能太快（发送为独占式,数据不发送完函数不会返回），如果上一帧
数据还没发送完毕就发送下一帧数据会出错。
3：请使用ft232串口芯片或支持高波特率的芯片，否则波特率无法设置过高。

二：高级收码

收码显示为HEX格式。
下位机发送自定义数据，格式为：0x88+FUN+LEN+DATA+SUM
FUN可以是 0xA1到0xAA，共10个；LEN为DATA的长度（不包括0x88、FUN、LEN、SUM）。
SUM是0x88一直到DATA最后一字节的和，uint8格式。（记得打开需要使用帧的开关，更改设置后点击保存设置使设置生效）
数据可以是uint8、int16、uint16、int32、float这几个常用格式，多字节数据高位在前。
共有20个数据存储器，每个存储器的数据可以分别设置为来自10个自定义帧的30个数据。
高速通讯时（2ms一帧数据或者更快），请关闭高级收码页面的数据显示按钮和基本收码，否则更新过快有可能会造成程序卡死。
飞控显示对应的帧FUN为0xAF，（帧格式：0x88+0xAF+0x1C+ACC DATA+GYRO DATA+MAG DATA+ANGLE DATA + 0x00 0x00 + 0x00 0x00+SUM，共32字节，ACC/GYRO/MAG/ANGLE(roll/pitch/yaw)数据为int16格式，其中ANGLE的roll和pitch数据为实际值乘以100以后得到的整数值，yaw为乘以10以后得到的整数值，上位机在显示时再除以100和10）。
遥控,电机pwm,电压显示对应的帧FUN为0xAE，（帧格式：0x88+0xAE+0x12+THROT YAW ROLL PITCH+AUX1 2 3 4 5 + PWM:1 2 3 4 + VOTAGE + SUM，共28字节），数据为uint16格式，遥控数据最小在1000左右，最大在2000左右。数据都为uint16格式,其中pwm范围1-100,votage为实际值*100。
小技巧：如果高速通讯时是为了画波形，就只开波形显示，并只保留需要观察的波形，如果是为了观察数据，就关闭波形显示，只保留收码显示，这样可以加快程序响应速度。
最快通讯速度测试过下位机用500K波特率，每1ms发送32字节的数据，上位机显示其中6条波形，OK！（有可能和电脑配置有关）

三：波形显示

1：共有20条波形，对应20个数据存储器。
2：双击波形绘制区域，可以打开波形显示开关。
3：按住Ctrl用鼠标左键点击某一条波形，可以显示数据标签，再次点击隐藏。
4：按住鼠标左键，在绘图区域从一点向右下方拖动，然后松开，可以放大显示框住的波形区域，可以多次放大；
5：按住鼠标左键，在绘图区域从一点向左上方拖动，然后松开，可以将放大后的波形还原。
6：按住鼠标右键，在绘图区域上下左右拖动，可以移动波形。
7：显示波形时按F9键，可以打开波形高级设置。

四：DEBUG功能

在调试过程中可以将某些标志位、寄存器、变量实时发回上位机，并在DEBUG页面显示。
通讯格式为：0x88 + 0xAD + len + num + DATA + SUM， len为num与DATA的总长度，num表示要改变哪个显示状态，例如num=0x01即是要改变第一个LED，num=0x07即是改变第一个数字输出显示。当要改变LED时，DATA只需一字节，DATA=0x00表示关闭LED，大于0x00表示点亮LED；当要改变数字输出时，DATA需要两字节，表示一个uint16数字，高字节在前。SUM为从0x88开始到SUM前一字节的和校验，uint8格式。

例如：发送 0x88 + 0xAD + 0x02 + 0x01 + 0x01 + 0x39 表示点亮第一个LED
发送 0x88 + 0xAD + 0x03 + 0x07 + 0x00 + 0x05 + 0x44 表示在第一个数字输出位置显示 5 。

五：键鼠控制

控制数据发送格式为：0x8A + 0x8A + 0X1C + THROT YAW ROLL PITCH AUX1 AUX2 AUX3 AUX4 AUX5 + 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 + SUM，遥控数据都为int16格式，中值1500，最小最大值为1000、 2000。
发送频率 50Hz。
鼠标上下控制油门，左右控制YAW，键盘的WASD控制ROLL/PITCH，键盘12345控制AUX12345。共9通道。

六：飞控参数

点击3D模型显示右下方的校正按钮，上位机会发送0X8A 0X8B 0X1C 0XAA 0XA3 +无用数据+SUM给下位机，
其中0X8B表示飞控参数，0XAA表示零偏，0XA3表示ACC GYRO都要校正。
点击飞控参数界面传感器矫正功能里面的校正按钮，分别表示ACC 和GYRO的校正，不会同时校正两个传感器，上位机校正ACC发送格式为：0X8A 0X8B 0X1C 0XAA 0XA1+无用数据+SUM上位机校正GYRO发送格式为：0X8A 0X8B 0X1C 0XAA 0XA2+无用数据+SUM（送有数据整个长度都为32字节）
上位机发送微调后的offset数据（仅为ACC的 X 和 Y ），格式为0X8A 0X8B 0X1C 0XAB + offset.x + offset.y +无用数据 +SUM，数据为int16格式。
上位机发送读offset的命令格式为：0X8A 0X8B 0X1C 0XAC + 无用数据 + SUM
上位机发送读PID数据的命令为：0X8A 0X8B 0X1C 0XAD + 无用数据 + SUM
下位机发送offset数据给上位机的格式为：0X88 0XAC 0X1C 0XAC + 传感器零偏数据ACC XYZ GYRO XYZ +无用数据+SUM，共六个int16型数据。
下位机发送PID数据给上位机的格式为：0X88 0XAC 0X1C 0XAD + PID数据 + 无用数据 + SUM
PID数据为rol_p,rol_i,rol_d,pit_p…i…d,yaw_p,i,d，共9个uint16型数据。
上位机发送PID数据给下位机的格式为：0X8A 0X8B 0X1C 0XAE +PID数据+ 无用数据 + SUM
PID数据格式和下位机发送给上位机的格式一样。
点击飞控解锁按钮，上位机会发送0X8A 0X8B 0X1C 0XA1+无用数据+SUM给下位机，如果下位机已经解锁，点击此按钮会发送0X8A 0X8B 0X1C 0XA0+无用数据+SUM给下位机，锁定飞控。

在上面的相关参考文章中,前者总结的5个通讯办法如下：

1个自定义数据帧+4个官方数据帧
自定义数据帧：发送MPU6050的原始数据和官方数据帧。

官方数据帧：

飞控显示帧，实现在上位机上观看到四轴的3D动画和波形

遥控器数据发送帧：将遥控器的各个数据发送到上位机包括PWM占空比

PID数据发送帧：将STM32中设定的PID参数发送到上位机

零偏数据发送帧：将STM32中测定的零偏值发送给上位机

⛳上位机配置界面设置介绍（重点内容）

🌿设置串口端口号和波特率（工程默认配置的是115200）具体参数如下：
高级收码配置项：
🌿波形显示，勾选对应的串口端口号，开启高级收码，飞控波形按钮都要打开。
🌿飞控状态，根据个人需求勾选

🌿飞行控制，不用管，代码工程中没有涉及到此功能，只是观测效果。

🔨状态开启和切换

🔰下面一排是功能开启,绿色状态的为开启状态，暗绿的是没有开启。如果要看效果，一定要开启高级收码

从波形状态切换到飞控状态，可以直接点击下面的键鼠控制按键即可完成切换，但是要切换到波形状态需要通过点击左侧边上的飞控状态，才可切换回去。

📝主程序代码部分

/* USER CODE BEGIN Header */


//相关接线
//stm32			MPU6050
//PB6(SCL)  ----  SCL
//PB7(SDA)  ----  SDA
// VCC 		----  VCC
// GND  	----  GND


/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "i2c.h"
#include "tim.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"
#include "stdio.h"
/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */

/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */
#define u8  uint8_t
#define u16 uint16_t
#define u32 uint32_t
/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

void usart1_send_char(u8 c)

	HAL_UART_Transmit(&huart1 , &c, 1, 0xFFFF);

/**  
  *  功能：发送数据给匿名上位机（V2.6）
  *  入口参数：fun,功能字，0xA0~0xAF
  *			   data，数据缓存区，最多28个字节
  *			   len，data数据长度
  *  返回值：无
  *  注：数据格式：0x88+FUN+LEN+DATA+SUM
  */
void usart1_niming_report(u8 fun,u8 *data,u8 len)

	u8 send_buf[32]=0x00;
	u8 i;
	if(len>28) return;//超过28个字节，无效
	send_buf[len+3]=0;//校验位置零
	send_buf[0]=0x88;//帧头0x88
	send_buf[1]=fun;//命令帧FUN
	send_buf[2]=len;//数据长度帧LEN
	for(i=0;i<len;i++)
		send_buf[i+3]=data[i];
	for(i=0;i<len+3;i++)
		send_buf[len+3] += send_buf[i];//计算数据校验位SUM
	for(i=0;i<len+4;i++)
		usart1_send_char(send_buf[i]);//发送数据到串口1
	
/**  自定义帧0xA1
  *  功能：发送加速度传感器和陀螺仪传感器数据给匿名上位机（V2.6）
  *  入口参数：aacx,aacy,aacz：xyz三个方向的加速度值
  *			   gyrox,gyroy,gyroz：xyz三个方向的陀螺仪值		  
  *  返回值：无
  *  注：数据格式：0x88+FUN+LEN+DATA+SUM
  */
void mpu6050_send_data(short aacx,short aacy,short aacz,short gyrox,short gyroy,short gyroz)

	u8 buf[12];
	buf[0]=(aacx>>8)&0xFF;
	buf[1]=aacx&0xFF;
	buf[2]=(aacy>>8)&0xFF;
	buf[3]=aacy&0xFF;
	buf[4]=(aacz>>8)&0xFF;
	buf[5]=aacz&0xFF;
	
	buf[6]=(gyrox>>8)&0xFF;
	buf[7]=gyrox&0xFF;
	buf[8]=(gyroy>>8)&0xFF;
	buf[9]=gyroy&0xFF;
	buf[10]=(gyroz>>8)&0xFF;
	buf[11]=gyroz&0xFF;
	
	usart1_niming_report(0xA1,buf,12);


/**  飞控显示帧
  *  功能：上报解算后的姿态数据给上位机
  *  入口参数：aacx,aacy,aacz：xyz三个方向的加速度值
  *			   gyrox,gyroy,gyroz：xyz三个方向的陀螺仪值		
  *			   yaw,偏航角，单位为0.1度 0 -> 3600  对应 0 -> 360.0度
  *			   roll,横滚角，单位0.01度。 -18000 -> 18000 对应 -180.00  ->  180.00度
  *			   pitch,俯仰角，单位 0.01度。-9000 - 9000 对应 -90.00 -> 90.00 度
  *  返回值：无
  *  注：数据格式：0x88+0xAF+0x1C+ ACC DATA + GYRO DATA + MAG DATA + ANGLE DATA(roll/pitch/yaw) +0x00+0x00+0x00+0x00+SUM
  *		 ANGLE的roll和pitch数据为实际值乘以100以后得到的整数值，yaw为乘以10以后得到的整数值
  */
void usart1_report_imu(short aacx,short aacy,short aacz,short gyrox,short gyroy,short gyroz,short roll,short pitch,short yaw)

	u8 buf[28]=0x00;
	
	buf[0]=(aacx>>8)&0xFF;
	buf[1]=aacx&0xFF;
	buf[2]=(aacy>>8)&0xFF;
	buf[3]=aacy&0xFF;
	buf[4]=(aacz>>8)&0xFF;
	buf[5]=aacz&0xFF;
	
	buf[6]=(gyrox>>8)&0xFF;
	buf[7]=gyrox&0xFF;
	buf[8]=(gyroy>>8)&0xFF;
	buf[9]=gyroy&0xFF;
	buf[10]=(gyroz>>8)&0xFF;
	buf[11]=gyroz&0xFF;
	
	//12-17为磁力计，MPU6050没有磁力计，发送0x00
	
	buf[18]=(roll>>8)&0xFF;
	buf[19]=roll&0xFF;
	buf[20]=(pitch>>8)&0xFF;
	buf[21]=pitch&0xFF;
	buf[22]=(yaw>>8)&0xFF;
	buf[23]=yaw&0xFF;
	
	//24-27为数据格式中的0x00
	
	usart1_niming_report(0xAF,buf,28);


/**  
  *  功能：发送PID数据给上位机
  *  入口参数：rol_p,rol_i,rol_d,pit_p，pit_i,pit_d,yaw_p,yaw_i,yaw_d
  *  返回值：无
  *	 格式为：0X88 0XAC 0X1C 0XAD + PID数据 + 无用数据 + SUM
  */
void usart1_report_pid(u16 rol_p,u16 rol_i,u16 rol_d,u16 pit_p,u16 pit_i,u16 pit_d,u16 yaw_p,u16 yaw_i,u16 yaw_d)

	u8 buf[28]=0x00;
	
	buf[0]=0xAD;
	
	buf[1]=(rol_p>>8)&0xFF;
	buf[2]=rol_p&0xFF;
	buf[3]=(rol_i>>8)&0xFF;
	buf[4]=rol_i&0xFF;
	buf[5]=(rol_d>>8)&0xFF;
	buf[6]=rol_d&0xFF;
	
	buf[7]=(pit_p>>8)&0xFF;
	buf[8]=pit_p&0xFF;
	buf[9]=(pit_i>>8)&0xFF;
	buf[10]=pit_i&0xFF;
	buf[11]=(pit_d>>8)&0xFF;
	buf[12]=pit_d&0xFF;
	
	buf[13]=(yaw_p>>8)&0xFF;
	buf[14]=yaw_p&0xFF;
	buf[15]=(yaw_i>>8)&0xFF;
	buf[16]=yaw_i&0xFF;
	buf[17]=(yaw_d>>8)&0xFF;
	buf[18]=yaw_d&0xFF;
	
	usart1_niming_report(0xAC,buf,28);
		


/**  
  *  功能：遥控,电机pwm,电压显示
  *  入口参数：throt,yaw,roll,pitch,aux1,aux2,aux3,aux4,aux5,pwm1,pwm2,pwm3,pwm4,vol(电压)
  *  返回值：无
  *  帧格式：0x88+0xAE+0x12+THROT YAW ROLL PITCH AUX1 2 3 4 5 PWM:1 2 3 4 VOLTAGE+SUM
	 遥控数据最小在1000左右，最大在2000左右。数据都为uint16格式,
	 其中pwm范围1-100,voltage为实际值*100。
  */
void usart1_report_rc(short thort,short yaw,short roll,short pitch,
						short aux1,short aux2,short aux3,short aux4,short aux5,
							short pwm1,short pwm2,short pwm3,short pwm4,
								short vol)

	u8 buf[28]=0x00;
	
	//THROT YAW ROLL PITCH	
	buf[0]=(thort>>8)&0xFF;//
	buf[1]=thort&0xFF;//
	buf[2]=(yaw>>8)&0xFF;//
	buf[3]=yaw&0xFF;//
	buf[4]=(roll>>8)&0xFF;//
	buf[5]=roll&0xFF;	//
	buf[6]=(pitch>>8)&0xFF;//
	buf[7]=pitch&0xFF;//
	
	//AUX1 2 3 4 5
	buf[8]=(aux1>>8)&0xFF;
	buf[9]=aux1&0xFF;
	buf[10]=(aux2>>8)&0xFF;
	buf[11]=aux2&0xFF;
	buf[12]=(aux3>>8)&0xFF;
	buf[13]=aux3&0xFF;
	buf[14]=(aux4>>8)&0xFF;
	buf[15]=aux4&0xFF;
	buf[16]=(aux5>>8)&0xFF;
	buf[17]=aux5&0xFF;	
	
	//PWM:1 2 3 4 
	buf[18]=(pwm1>>8)&0xFF;
	buf[19]=pwm1&0xFF;
	buf[20]=(pwm2>>8)&0xFF;
	buf[21]=pwm2&0xFF;
	buf[22]=(pwm3>>8)&0xFF;
	buf[23]=pwm3&0xFF;
	buf[24]=(pwm4>>8)&0xFF;
	buf[25]=pwm4&0xFF;
	
	//VOLTAGE
	buf[26]=(vol>>8)&0xFF;
	buf[27]=vol&0xFF;
	
	usart1_niming_report(0xAE,buf,28);


/**  
  *  功能：发送offset给上位机
  *  入口参数：acc_x,acc_y,acc_z,gyro_x,gyro_y,gyro_z
  *  返回值：无
  *  格式为：0X88 0XAC 0X1C 0XAC + 传感器零偏数据ACC XYZ GYRO XYZ+无用数据+SUM
  */
void usart1_report_offset(short acc_x,short acc_y,short acc_z,short gyro_x,short gyro_y,short gyro_z)

	u8 buf[28]=0x00;
	
	buf[0]=0xAC;
	
	buf[1]=(acc_x>>8)&0xFF;
	buf[2]=acc_x&0xFF;
	buf[3]=(acc_y>>8)&0xFF;
	buf[4]=acc_y&0xFF;
	buf[5]=(acc_z>>8)&0xFF;
	buf[6]=acc_z&0xFF;	
	
	buf[7]=(gyro_x>>8)&0xFF;
	buf[8]=gyro_x&0xFF;
	buf[9]=(gyro_y>>8)&0xFF;
	buf[10]=gyro_y&0xFF;
	buf[11]=(gyro_z>>8)&0xFF以上是关于STM32CubeMX配置工程移植dmp库配合匿名四轴上位机三维动态显示测试的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章 
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STM32CubeMX配置工程移植dmp库配合匿名四轴上位机三维动态显示测试

STM32CubeMX配置工程移植dmp库配合匿名四轴上位机三维动态显示测试

🌼STM32CubeMX工程配置说明

🛠接线说明

📑匿名四轴上位机2.6版本通讯协议介绍

一 ：基本收发

二：高级收码

三：波形显示

四：DEBUG功能

五：键鼠控制

六：飞控参数

⛳上位机配置界面设置介绍（重点内容）

🔨状态开启和切换

📝主程序代码部分

一：基本收发