模拟电磁炮物体追踪的PID算法

        本文使用串口1DMA中断接收OpenMV传来的色块坐标，定时器2给舵机一个20ms的时基脉冲。

1. 在main.c中包含所需的头文件：

   #include "stm32f1xx_hal.h"
   #include "pid.h"

2. 定义全局变量：

   UART_HandleTypeDef huart1;
   TIM_HandleTypeDef htim2;
   
   PID_TypeDef x_axis_pid;
   PID_TypeDef y_axis_pid;
   
   uint8_t rx_data[4]; // 存储从OpenMV接收的数据
   int16_t x_position = 0;
   int16_t y_position = 0;
   
   uint32_t pwm_x_duty = 0;
   uint32_t pwm_y_duty = 0;

3. 初始化PID参数：

   void PID_Init(void) {
       // X轴PID参数
       x_axis_pid.Kp = 1.0;
       x_axis_pid.Ki = 0.1;
       x_axis_pid.Kd = 0.2;
       x_axis_pid.target = 160; // 设置目标位置（屏幕中心）
       x_axis_pid.output_min = 1000;
       x_axis_pid.output_max = 2000;
   
       // Y轴PID参数
       y_axis_pid.Kp = 1.0;
       y_axis_pid.Ki = 0.1;
       y_axis_pid.Kd = 0.2;
       y_axis_pid.target = 120; // 设置目标位置（屏幕中心）
       y_axis_pid.output_min = 1000;
       y_axis_pid.output_max = 2000;
   }

4. 在main函数中初始化PID和启动串口接收：

   int main(void) {
       // ... 省略其他初始化代码 ...
   
       PID_Init();
       HAL_UART_Receive_IT(&huart1, rx_data, 4);
   
       // ... 省略其他初始化代码 ...
   }

5. 串口接收回调函数：

   void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) {
       if (huart->Instance == USART1) {
           x_position = (int16_t)(rx_data[0] << 8 | rx_data[1]);
           y_position = (int16_t)(rx_data[2] << 8 | rx_data[3]);
   
           HAL_UART_Receive_IT(&huart1, rx_data, 4);
       }
   }

6. 在while循环中计算PID并更新PWM输出：

   while (1) {
       pwm_x_duty = PID_Calculate(&x_axis_pid, x_position);
       pwm_y_duty = PID_Calculate(&y_axis_pid, y_position);
   
       __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_1, pwm_x_duty);
       __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_2, pwm_y_duty);
   
       HAL_Delay(10); // 控制循环周期，可根据实际情况调整
   }

7. 在pid.h中定义PID结构体和函数原型：

   #ifndef __PID_H
   #define __PID_H
   
   #include "stm32f1xx_hal.h"
   
   typedef struct {
       float Kp;
       float Ki;
       float Kd;
       float target;
       float output_min;
       float output_max;
   
       float last_error;
       float integral;
   } PID_TypeDef;
   
   uint32_t PID_Calculate(PID_TypeDef *pid, int16_t current_position);
   
   #endif

8. 在pid.c中实现PID算法：

   #include "pid.h"
   
   uint32_t PID_Calculate(PID_TypeDef *pid, int16_t current_position) {
       float error = pid->target - current_position;
       float derivative;
       float output;
   
       pid->integral += error;
   
       if (pid->integral < pid->output_min) {
           pid->integral = pid->output_min;
       } else if (pid->integral > pid->output_max) {
           pid->integral = pid->output_max;
       }
   
       derivative = error - pid->last_error;
   
       output = pid->Kp * error + pid->Ki * pid->integral + pid->Kd * derivative;
   
       if (output < pid->output_min) {
           output = pid->output_min;
       } else if (output > pid->output_max) {
           output = pid->output_max;
       }
   
       pid->last_error = error;
   
       return (uint32_t)output;
   }

   这样，当STM32收到从OpenMV发来的红色物体的坐标时，它将使用PID算法调整舵机的PWM输出，使舵机跟随红色物体移动。