#include "stm32f10x.h"
#include "stm32f10x_gpio.h"
#include "stm32f10x_rcc.h"
#include "stm32f10x_tim.h"
#include "stm32f10x_usart.h"
#include "math.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "delay.h"
// 定义π常量
#ifndef M_PI
#define M_PI 3.14159265358979323846
#endif
// 步进电机参数
#define STEPS_PER_REV 200 // 步距角1.8° (360/1.8=200步/圈)
#define MICROSTEPS 16 // D36A驱动器细分设置
#define FULL_STEPS (STEPS_PER_REV * MICROSTEPS) // 每圈总步数
// 云台几何参数
#define BASE_DISTANCE 500.0f // 基准距离50cm (单位mm)
#define TARGET_RADIUS 60.0f // 画圆半径6cm
// 引脚定义
// 水平电机控制
#define HORIZ_DIR_GPIO GPIOB
#define HORIZ_DIR_PIN GPIO_Pin_12
#define HORIZ_STEP_GPIO GPIOB
#define HORIZ_STEP_PIN GPIO_Pin_13
#define HORIZ_EN_GPIO GPIOB
#define HORIZ_EN_PIN GPIO_Pin_14
// 垂直电机控制
#define VERT_DIR_GPIO GPIOB
#define VERT_DIR_PIN GPIO_Pin_15
#define VERT_STEP_GPIO GPIOA
#define VERT_STEP_PIN GPIO_Pin_8
#define VERT_EN_GPIO GPIOA
#define VERT_EN_PIN GPIO_Pin_1
// 激光控制
#define LASER_GPIO GPIOA
#define LASER_PIN GPIO_Pin_0
// 摄像头数据
volatile int targetX = 0; // 靶心X坐标 (像素)
volatile int targetY = 0; // 靶心Y坐标 (像素)
volatile float distance = 0.0f; // 当前云台到靶面距离
// 电机当前位置 (步数) - volatile声明
volatile int32_t horizPos = 0;
volatile int32_t vertPos = 0;
// 延时函数
void Delay(uint32_t nCount) {
for(; nCount != 0; nCount--);
}
// 初始化GPIO
void GPIO_Configuration(void) {
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
// 使能时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
// 水平电机控制引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = HORIZ_DIR_PIN | HORIZ_STEP_PIN | HORIZ_EN_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
// 垂直电机控制引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = VERT_STEP_PIN | VERT_EN_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
// 垂直电机方向引脚 (PB15)
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = VERT_DIR_PIN;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
// 激光控制引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = LASER_PIN;
GPIO_Init(LASER_GPIO, &GPIO_InitStructure);
// 使能电机
GPIO_SetBits(HORIZ_EN_GPIO, HORIZ_EN_PIN);
GPIO_SetBits(VERT_EN_GPIO, VERT_EN_PIN);
// 关闭激光
GPIO_ResetBits(LASER_GPIO, LASER_PIN);
}
// 初始化定时器
void TIM_Configuration(void) {
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
// 使能定时器时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3 | RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);
// 水平电机定时器配置
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 1000;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);
// 垂直电机定时器配置
TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure);
}
// 初始化串口
void USART_Configuration(void) {
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
// 使能时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
// USART1 TX (PA9)
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
// USART1 RX (PA10)
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
// USART配置
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
// 使能串口中断
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);
NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);
USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}
// 移动步进电机 (修正volatile指针问题)
void moveStepper(TIM_TypeDef* TIMx, GPIO_TypeDef* dirGPIO, uint16_t dirPin,
volatile int32_t* currentPos, int32_t targetSteps, uint16_t speed) {
// 设置方向
if (targetSteps > *currentPos) {
GPIO_SetBits(dirGPIO, dirPin);
} else {
GPIO_ResetBits(dirGPIO, dirPin);
}
// 计算需要移动的步数
int32_t steps = abs(targetSteps - *currentPos);
// 生成脉冲
for (int i = 0; i < steps; i++) {
GPIO_SetBits((TIMx == TIM3) ? HORIZ_STEP_GPIO : VERT_STEP_GPIO,
(TIMx == TIM3) ? HORIZ_STEP_PIN : VERT_STEP_PIN);
Delay(10); // 脉冲宽度
GPIO_ResetBits((TIMx == TIM3) ? HORIZ_STEP_GPIO : VERT_STEP_GPIO,
(TIMx == TIM3) ? HORIZ_STEP_PIN : VERT_STEP_PIN);
// 速度控制延时
Delay(speed);
}
// 更新位置
*currentPos = targetSteps;
}
// 计算靶心坐标对应的电机步数
void calculateTargetPosition(float targetX, float targetY, float dist,
int32_t* horizSteps, int32_t* vertSteps) {
// 角度计算 (弧度)
float horizAngle = atan2f(targetX, dist);
float vertAngle = atan2f(targetY, dist);
// 转换为步数
*horizSteps = (int32_t)(horizAngle * (180.0f / M_PI) * FULL_STEPS / 360.0f);
*vertSteps = (int32_t)(vertAngle * (180.0f / M_PI) * FULL_STEPS / 360.0f);
}
// 瞄准靶心
void aimAtTarget(void) {
int32_t targetHorizSteps, targetVertSteps;
// 计算靶心位置对应的步数
calculateTargetPosition(targetX, targetY, distance,
&targetHorizSteps, &targetVertSteps);
// 移动云台 (修正volatile指针传递)
moveStepper(TIM3, HORIZ_DIR_GPIO, HORIZ_DIR_PIN,
&horizPos, targetHorizSteps, 500);
moveStepper(TIM4, VERT_DIR_GPIO, VERT_DIR_PIN,
&vertPos, targetVertSteps, 500);
// 开启激光
GPIO_SetBits(LASER_GPIO, LASER_PIN);
}
// 动态画圆函数
void drawCircle(float radius, uint32_t duration) {
const uint32_t steps = 100;
for (uint32_t i = 0; i <= steps; i++) {
float angle = 2 * M_PI * i / steps;
float targetX = radius * cosf(angle);
float targetY = radius * sinf(angle);
int32_t horizSteps, vertSteps;
calculateTargetPosition(targetX, targetY, distance, &horizSteps, &vertSteps);
moveStepper(TIM3, HORIZ_DIR_GPIO, HORIZ_DIR_PIN,
&horizPos, horizSteps, 200);
moveStepper(TIM4, VERT_DIR_GPIO, VERT_DIR_PIN,
&vertPos, vertSteps, 200);
Delay(duration / steps);
}
}
//// 主函数
//int main(void) {
// // 系统初始化
// SystemInit();
// GPIO_Configuration();
// TIM_Configuration();
// USART_Configuration();
//
// while (1) {
// aimAtTarget();
// delay(2000000);
// drawCircle(TARGET_RADIUS, 20000);
// }
//}
//// 串口中断处理
//void USART1_IRQHandler(void) {
// if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET) {
// static char buffer[32];
// static uint8_t index = 0;
//
// char ch = USART_ReceiveData(USART1);
// if (ch == '\n') {
// buffer[index] = '\0';
// if (sscanf(buffer, "%d,%d,%f", &targetX, &targetY, &distance) != 3) {
// targetX = targetY = 0;
// distance = BASE_DISTANCE;
// }
// index = 0;
// } else if (index < sizeof(buffer) - 1) {
// buffer[index++] = ch;
// } else {
// index = 0;
// }
// USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);
// }
//}
把该代码写成一个.c文件和一个.h文件，方便外部调用
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本文介绍了一种使用余弦和正弦函数来确定元素在圆形路径上位置的方法。通过计算每个元素相对于圆心的角度，可以实现均匀分布的圆形布局效果。
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