嵌入式硬件篇---陀螺仪｜PID

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前言

在STM32F103RCT6上使用陀螺仪（如MPU6050）结合PID算法实现麦克纳姆轮小车的车身稳定控制（如自平衡或抗倾斜），需要融合传感器数据、姿态解算和电机协同控制。以下是详细实现步骤：

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1. 硬件准备

主控芯片

主控芯片：STM32F103RCT6（72MHz Cortex-M3，带硬件I²C和PWM）。

陀螺仪模块

陀螺仪模块：MPU6050（集成3轴加速度计+3轴陀螺仪，I²C接口）。

电机驱动

电机驱动：4个麦克纳姆轮+4个直流电机（需带编码器反馈，如TB6612驱动）。

电源

电源：12V锂电池（需稳压至5V/3.3V供模块使用）。

其他

其他：OLED（显示姿态角，可选）、稳压模块。

2. 硬件连接

MPU6050引脚 STM32引脚 说明
VCC 3.3V 模块供电
GND GND 共地
SDA PB7 I²C数据线
SCL PB6 I²C时钟线
INT PA0 中断引脚（可选）
电机驱动 STM32引脚 说明
PWM1~4 PA8, PA9, PA10, PA11 4路PWM输出
电机方向控制 任意GPIO 如PB0~PB3

3. 软件实现步骤

(1) MPU6050初始化与数据读取

#include "mpu6050.h"
MPU6050_HandleTypeDef hmpu;void MPU6050_Init() {hmpu.i2c = &hi2c1; // I²C初始化略MPU6050_Reset(&hmpu);MPU6050_SetGyroRange(&hmpu, MPU6050_GYRO_RANGE_500DPS);MPU6050_SetAccelRange(&hmpu, MPU6050_ACCEL_RANGE_4G);
}// 读取原始数据（需定期调用，如1kHz）
void Read_MPU6050() {MPU6050_ReadAccel(&hmpu);MPU6050_ReadGyro(&hmpu);
}

(2) 姿态解算（互补滤波或DMP）

互补滤波示例（融合加速度计和陀螺仪数据）：
float pitch_angle = 0; // 俯仰角（前后倾斜）
float gyro_bias = 0;   // 陀螺仪零偏void Update_Attitude() {float dt = 0.001f;