Chen Huan
Tsinghua Icenter ChenHuan
Diff: main.cpp
- Revision:
- 0:9b8df4f9b792
diff -r 000000000000 -r 9b8df4f9b792 main.cpp
--- /dev/null Thu Jan 01 00:00:00 1970 +0000
+++ b/main.cpp Thu Mar 16 13:07:14 2017 +0000
@@ -0,0 +1,768 @@
+/***************************************************************
+功能 : 基于mbed的动感平台SDK 包含摇杆 位置传感器 舵机 以及液晶屏等外设
+作者 : 陈欢 清华大学电机工程与应用电子技术系
+邮箱 : h-che14@mails.tsinghua.edu.cn OR heroistired@gmail.com
+声明 :
+本程序仅供学习与交流使用,如需他用,须联系作者
+All rights reserved
+2017.2.15
+***************************************************************/
+
+#include "mbed.h"
+#include "mpu6050_config.h"
+#include "Servo.h"
+#include "TFT_ILI9340.h"
+#include "PinMap.h"
+Serial SystemUart(SERIAL_TX, SERIAL_RX); //系统串口初始化
+
+//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+//头文件部分
+//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+
+///////////////////////////////////////
+//系统相关
+///////////////////////////////////////
+
+//系统监控
+//接受外部调用的变量
+int TimeNow = 0; //当前的系统时间
+float CpuUsage = 0.0; //当前的CPU使用率 以主中断为基准
+unsigned int MainInterruptCounter = 0; //存储系统主中断的总执行次数
+float MainInterruptFreq = 0.0; //存储系统主中断的实际频率 Hz
+//中间变量 不接受外部调用
+int FreqTime = 0; //计算系统中断的实际频率 存储的是测量开始时的系统时间
+int FreqCounter = 0; //计算系统中断的实际频率 存储的是测量开始时的中断执行次数
+bool Flag_MeasureFreq = true; //标志 是否要进行一次频率测量
+
+
+///////////////////////////////////////
+//mpuiic.h
+///////////////////////////////////////
+
+//声明IIC需要用到的IO口
+DigitalOut MPU_IIC_SCL(Pin_MPU6050SCL); //SCL
+DigitalInOut MPU_IIC_SDA(Pin_MPU6050SDA); //SDA
+
+//弥补屏幕LED画错的bug
+DigitalOut TFT_LED(Pin_TFT_LED);
+
+
+//定义IO操作的宏
+#define MPU_SDA_IN() MPU_IIC_SDA.input()
+#define MPU_SDA_OUT() MPU_IIC_SDA.output()
+#define MPU_READ_SDA MPU_IIC_SDA.read() //读取SDA
+
+//兼容性宏定义
+#define delay_us wait_us
+#define delay_ms wait_ms
+#define u8 unsigned char
+#define u16 unsigned short
+
+//IIC所有操作函数
+void MPU_IIC_Delay(void); //MPU IIC延时函数
+void MPU_IIC_Init(void); //初始化IIC的IO口
+void MPU_IIC_Start(void); //发送IIC开始信号
+void MPU_IIC_Stop(void); //发送IIC停止信号
+void MPU_IIC_Send_Byte(u8 txd); //IIC发送一个字节
+u8 MPU_IIC_Read_Byte(unsigned char ack);//IIC读取一个字节
+u8 MPU_IIC_Wait_Ack(void); //IIC等待ACK信号
+void MPU_IIC_Ack(void); //IIC发送ACK信号
+void MPU_IIC_NAck(void); //IIC不发送ACK信号
+
+void IMPU_IC_Write_One_Byte(u8 daddr,u8 addr,u8 data);
+u8 MPU_IIC_Read_One_Byte(u8 daddr,u8 addr);
+
+///////////////////////////////////////
+//mp6050.h
+///////////////////////////////////////
+u8 MPU_Init(void); //初始化MPU6050
+u8 MPU_Write_Len(u8 addr,u8 reg,u8 len,u8 *buf);//IIC连续写
+u8 MPU_Read_Len(u8 addr,u8 reg,u8 len,u8 *buf); //IIC连续读
+u8 MPU_Write_Byte(u8 reg,u8 data); //IIC写一个字节
+u8 MPU_Read_Byte(u8 reg); //IIC读一个字节
+
+u8 MPU_Set_Gyro_Fsr(u8 fsr);
+u8 MPU_Set_Accel_Fsr(u8 fsr);
+u8 MPU_Set_LPF(u16 lpf);
+u8 MPU_Set_Rate(u16 rate);
+u8 MPU_Set_Fifo(u8 sens);
+
+
+short MPU_Get_Temperature(void);
+u8 MPU_Get_Gyroscope(short *gx,short *gy,short *gz);
+u8 MPU_Get_Accelerometer(short *ax,short *ay,short *az);
+
+///////////////////////////////////////
+//软件方法解算姿态
+///////////////////////////////////////
+Timer SystemTimer; //系统计时器
+Ticker MainInterrupt; //主中断 100Hz
+//加速度 角速度 温度(原始值)
+short aacx = 0, aacy = 0, aacz = 0, gyrox = 0, gyroy = 0, gyroz = 0, temp = 0;
+float Pitch = 0, Yaw = 0, Roll = 0; //绕x,y,z轴的转角
+float ThetaXz = 0, ThetaYz = 0; //重力加速度在XOZ、YOZ面上与z轴夹角
+
+//卡尔曼滤波器相关参量
+#define PI 3.1415926
+struct KalmanStruct
+{
+ float K1;
+ float angle, angle_dot;
+ float Q_angle;// 过程噪声的协方差
+ float Q_gyro;//0.003 过程噪声的协方差 过程噪声的协方差为一个一行两列矩阵
+ float R_angle;// 测量噪声的协方差 既测量偏差
+ float dt;//
+ char C_0;
+ float Q_bias, Angle_err;
+ float PCt_0, PCt_1, E;
+ float K_0, K_1, t_0, t_1;
+ float Pdot[4];
+ float PP[2][2];
+};
+
+struct KalmanStruct X_Axis = {0}, Y_Axis = {0};
+
+void MainInterruptIRQ(void); //主中断服务函数
+void Kalman_Filter(float AccelX,float GyroX, float AccelY,float GyroY); //卡尔曼滤波器
+void Processing(void); //用户进程函数
+
+//系统初始化函数
+void System_Init(void);
+
+//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+//函数实现部分
+//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+
+///////////////////////////////////////
+//mpuiic.c
+///////////////////////////////////////
+
+//MPU IIC 延时函数
+void MPU_IIC_Delay(void)
+{
+ delay_us(2);
+}
+//初始化IIC
+void MPU_IIC_Init(void)
+{
+ RCC->APB2ENR|=1<<4; //先使能外设IO PORTC时钟
+ GPIOC->CRH&=0XFFF00FFF; //PC11/12 推挽输出
+ GPIOC->CRH|=0X00033000;
+ GPIOC->ODR|=3<<11; //PC11,12 输出高
+}
+//产生IIC起始信号
+void MPU_IIC_Start(void)
+{
+ MPU_SDA_OUT(); //sda线输出
+ MPU_IIC_SDA=1;
+ MPU_IIC_SCL=1;
+ MPU_IIC_Delay();
+ MPU_IIC_SDA=0;//START:when CLK is high,DATA change form high to low
+ MPU_IIC_Delay();
+ MPU_IIC_SCL=0;//钳住I2C总线，准备发送或接收数据
+}
+//产生IIC停止信号
+void MPU_IIC_Stop(void)
+{
+ MPU_SDA_OUT();//sda线输出
+ MPU_IIC_SCL=0;
+ MPU_IIC_SDA=0;//STOP:when CLK is high DATA change form low to high
+ MPU_IIC_Delay();
+ MPU_IIC_SCL=1;
+ MPU_IIC_SDA=1;//发送I2C总线结束信号
+ MPU_IIC_Delay();
+}
+//等待应答信号到来
+//返回值：1，接收应答失败
+// 0，接收应答成功
+u8 MPU_IIC_Wait_Ack(void)
+{
+ u8 ucErrTime=0;
+ MPU_SDA_IN(); //SDA设置为输入
+ MPU_IIC_SDA=1;MPU_IIC_Delay();
+ MPU_IIC_SCL=1;MPU_IIC_Delay();
+ while(MPU_READ_SDA)
+ {
+ ucErrTime++;
+ if(ucErrTime>250)
+ {
+ MPU_IIC_Stop();
+ return 1;
+ }
+ }
+ MPU_IIC_SCL=0;//时钟输出0
+ return 0;
+}
+//产生ACK应答
+void MPU_IIC_Ack(void)
+{
+ MPU_IIC_SCL=0;
+ MPU_SDA_OUT();
+ MPU_IIC_SDA=0;
+ MPU_IIC_Delay();
+ MPU_IIC_SCL=1;
+ MPU_IIC_Delay();
+ MPU_IIC_SCL=0;
+}
+//不产生ACK应答
+void MPU_IIC_NAck(void)
+{
+ MPU_IIC_SCL=0;
+ MPU_SDA_OUT();
+ MPU_IIC_SDA=1;
+ MPU_IIC_Delay();
+ MPU_IIC_SCL=1;
+ MPU_IIC_Delay();
+ MPU_IIC_SCL=0;
+}
+//IIC发送一个字节
+//返回从机有无应答
+//1，有应答
+//0，无应答
+void MPU_IIC_Send_Byte(u8 txd)
+{
+ u8 t;
+ MPU_SDA_OUT();
+ MPU_IIC_SCL=0;//拉低时钟开始数据传输
+ for(t=0;t<8;t++)
+ {
+ MPU_IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;
+ txd<<=1;
+ MPU_IIC_SCL=1;
+ MPU_IIC_Delay();
+ MPU_IIC_SCL=0;
+ MPU_IIC_Delay();
+ }
+}
+//读1个字节，ack=1时，发送ACK，ack=0，发送nACK
+u8 MPU_IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
+{
+ unsigned char i,receive=0;
+ MPU_SDA_IN();//SDA设置为输入
+ for(i=0;i<8;i++ )
+ {
+ MPU_IIC_SCL=0;
+ MPU_IIC_Delay();
+ MPU_IIC_SCL=1;
+ receive<<=1;
+ if(MPU_READ_SDA)receive++;
+ MPU_IIC_Delay();
+ }
+ if (!ack)
+ MPU_IIC_NAck();//发送nACK
+ else
+ MPU_IIC_Ack(); //发送ACK
+ return receive;
+}
+
+///////////////////////////////////////
+//mp6050.c
+///////////////////////////////////////
+//初始化MPU6050
+//返回值:0,成功
+// 其他,错误代码
+u8 MPU_Init(void)
+{
+ u8 res;
+ MPU_IIC_Init();//初始化IIC总线
+ MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X80); //复位MPU6050
+ delay_ms(100);
+ MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X00); //唤醒MPU6050
+ MPU_Set_Gyro_Fsr(3); //陀螺仪传感器,±2000dps
+ MPU_Set_Accel_Fsr(0); //加速度传感器,±2g
+ MPU_Set_Rate(200); //设置采样率200Hz
+ MPU_Write_Byte(MPU_INT_EN_REG,0X00); //关闭所有中断
+ MPU_Write_Byte(MPU_USER_CTRL_REG,0X00); //I2C主模式关闭
+ MPU_Write_Byte(MPU_FIFO_EN_REG,0X00); //关闭FIFO
+ MPU_Write_Byte(MPU_INTBP_CFG_REG,0X80); //INT引脚低电平有效
+ res=MPU_Read_Byte(MPU_DEVICE_ID_REG);
+ if(res==MPU_ADDR)//器件ID正确
+ {
+ MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X01); //设置CLKSEL,PLL X轴为参考
+ MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT2_REG,0X00); //加速度与陀螺仪都工作
+ MPU_Set_Rate(200); //设置采样率为200Hz
+ }else return 1;
+ return 0;
+}
+//设置MPU6050陀螺仪传感器满量程范围
+//fsr:0,±250dps;1,±500dps;2,±1000dps;3,±2000dps
+//返回值:0,设置成功
+// 其他,设置失败
+u8 MPU_Set_Gyro_Fsr(u8 fsr)
+{
+ return MPU_Write_Byte(MPU_GYRO_CFG_REG,fsr<<3);//设置陀螺仪满量程范围
+}
+//设置MPU6050加速度传感器满量程范围
+//fsr:0,±2g;1,±4g;2,±8g;3,±16g
+//返回值:0,设置成功
+// 其他,设置失败
+u8 MPU_Set_Accel_Fsr(u8 fsr)
+{
+ return MPU_Write_Byte(MPU_ACCEL_CFG_REG,fsr<<3);//设置加速度传感器满量程范围
+}
+//设置MPU6050的数字低通滤波器
+//lpf:数字低通滤波频率(Hz)
+//返回值:0,设置成功
+// 其他,设置失败
+u8 MPU_Set_LPF(u16 lpf)
+{
+ u8 data=0;
+ if(lpf>=188)data=1;
+ else if(lpf>=98)data=2;
+ else if(lpf>=42)data=3;
+ else if(lpf>=20)data=4;
+ else if(lpf>=10)data=5;
+ else data=6;
+ return MPU_Write_Byte(MPU_CFG_REG,data);//设置数字低通滤波器
+}
+//设置MPU6050的采样率(假定Fs=1KHz)
+//rate:4~1000(Hz)
+//返回值:0,设置成功
+// 其他,设置失败
+u8 MPU_Set_Rate(u16 rate)
+{
+ u8 data;
+ if(rate>1000)rate=1000;
+ if(rate<4)rate=4;
+ data=1000/rate-1;
+ data=MPU_Write_Byte(MPU_SAMPLE_RATE_REG,data); //设置数字低通滤波器
+ return MPU_Set_LPF(rate/2); //自动设置LPF为采样率的一半
+}
+
+//得到温度值
+//返回值:温度值(扩大了100倍)
+short MPU_Get_Temperature(void)
+{
+ u8 buf[2];
+ short raw;
+ float temp;
+ MPU_Read_Len(MPU_ADDR,MPU_TEMP_OUTH_REG,2,buf);
+ raw=((u16)buf[0]<<8)|buf[1];
+ temp=36.53+((double)raw)/340;
+ return temp*100;;
+}
+//得到陀螺仪值(原始值)
+//gx,gy,gz:陀螺仪x,y,z轴的原始读数(带符号)
+//返回值:0,成功
+// 其他,错误代码
+u8 MPU_Get_Gyroscope(short *gx,short *gy,short *gz)
+{
+ u8 buf[6],res;
+ res=MPU_Read_Len(MPU_ADDR,MPU_GYRO_XOUTH_REG,6,buf);
+ if(res==0)
+ {
+ *gx=((u16)buf[0]<<8)|buf[1];
+ *gy=((u16)buf[2]<<8)|buf[3];
+ *gz=((u16)buf[4]<<8)|buf[5];
+ }
+ return res;;
+}
+//得到加速度值(原始值)
+//gx,gy,gz:陀螺仪x,y,z轴的原始读数(带符号)
+//返回值:0,成功
+// 其他,错误代码
+u8 MPU_Get_Accelerometer(short *ax,short *ay,short *az)
+{
+ u8 buf[6],res;
+ res=MPU_Read_Len(MPU_ADDR,MPU_ACCEL_XOUTH_REG,6,buf);
+ if(res==0)
+ {
+ *ax=((u16)buf[0]<<8)|buf[1];
+ *ay=((u16)buf[2]<<8)|buf[3];
+ *az=((u16)buf[4]<<8)|buf[5];
+ }
+ return res;;
+}
+//IIC连续写
+//addr:器件地址
+//reg:寄存器地址
+//len:写入长度
+//buf:数据区
+//返回值:0,正常
+// 其他,错误代码
+u8 MPU_Write_Len(u8 addr,u8 reg,u8 len,u8 *buf)
+{
+ u8 i;
+ MPU_IIC_Start();
+ MPU_IIC_Send_Byte((addr<<1)|0);//发送器件地址+写命令
+ if(MPU_IIC_Wait_Ack()) //等待应答
+ {
+ MPU_IIC_Stop();
+ return 1;
+ }
+ MPU_IIC_Send_Byte(reg); //写寄存器地址
+ MPU_IIC_Wait_Ack(); //等待应答
+ for(i=0;i<len;i++)
+ {
+ MPU_IIC_Send_Byte(buf[i]); //发送数据
+ if(MPU_IIC_Wait_Ack()) //等待ACK
+ {
+ MPU_IIC_Stop();
+ return 1;
+ }
+ }
+ MPU_IIC_Stop();
+ return 0;
+}
+//IIC连续读
+//addr:器件地址
+//reg:要读取的寄存器地址
+//len:要读取的长度
+//buf:读取到的数据存储区
+//返回值:0,正常
+// 其他,错误代码
+u8 MPU_Read_Len(u8 addr,u8 reg,u8 len,u8 *buf)
+{
+ MPU_IIC_Start();
+ MPU_IIC_Send_Byte((addr<<1)|0);//发送器件地址+写命令
+ if(MPU_IIC_Wait_Ack()) //等待应答
+ {
+ MPU_IIC_Stop();
+ return 1;
+ }
+ MPU_IIC_Send_Byte(reg); //写寄存器地址
+ MPU_IIC_Wait_Ack(); //等待应答
+ MPU_IIC_Start();
+ MPU_IIC_Send_Byte((addr<<1)|1);//发送器件地址+读命令
+ MPU_IIC_Wait_Ack(); //等待应答
+ while(len)
+ {
+ if(len==1)*buf=MPU_IIC_Read_Byte(0);//读数据,发送nACK
+ else *buf=MPU_IIC_Read_Byte(1); //读数据,发送ACK
+ len--;
+ buf++;
+ }
+ MPU_IIC_Stop(); //产生一个停止条件
+ return 0;
+}
+//IIC写一个字节
+//reg:寄存器地址
+//data:数据
+//返回值:0,正常
+// 其他,错误代码
+u8 MPU_Write_Byte(u8 reg,u8 data)
+{
+ MPU_IIC_Start();
+ MPU_IIC_Send_Byte((MPU_ADDR<<1)|0);//发送器件地址+写命令
+ if(MPU_IIC_Wait_Ack()) //等待应答
+ {
+ MPU_IIC_Stop();
+ return 1;
+ }
+ MPU_IIC_Send_Byte(reg); //写寄存器地址
+ MPU_IIC_Wait_Ack(); //等待应答
+ MPU_IIC_Send_Byte(data);//发送数据
+ if(MPU_IIC_Wait_Ack()) //等待ACK
+ {
+ MPU_IIC_Stop();
+ return 1;
+ }
+ MPU_IIC_Stop();
+ return 0;
+}
+//IIC读一个字节
+//reg:寄存器地址
+//返回值:读到的数据
+u8 MPU_Read_Byte(u8 reg)
+{
+ u8 res;
+ MPU_IIC_Start();
+ MPU_IIC_Send_Byte((MPU_ADDR<<1)|0);//发送器件地址+写命令
+ MPU_IIC_Wait_Ack(); //等待应答
+ MPU_IIC_Send_Byte(reg); //写寄存器地址
+ MPU_IIC_Wait_Ack(); //等待应答
+ MPU_IIC_Start();
+ MPU_IIC_Send_Byte((MPU_ADDR<<1)|1);//发送器件地址+读命令
+ MPU_IIC_Wait_Ack(); //等待应答
+ res=MPU_IIC_Read_Byte(0);//读取数据,发送nACK
+ MPU_IIC_Stop(); //产生一个停止条件
+ return res;
+}
+
+///////////////////////////////////////
+//软件方法解算姿态
+///////////////////////////////////////
+
+/**************************************************************************
+函数功能：简易卡尔曼滤波
+入口参数：加速度、角速度
+返回 值：无
+**************************************************************************/
+
+void Kalman_Filter(float AccelX,float GyroX, float AccelY,float GyroY)
+{
+ X_Axis.angle+=(GyroX - X_Axis.Q_bias) * X_Axis.dt; //先验估计
+ X_Axis.Pdot[0]=X_Axis.Q_angle - X_Axis.PP[0][1] - X_Axis.PP[1][0]; // Pk-先验估计误差协方差的微分
+
+ X_Axis.Pdot[1]=-X_Axis.PP[1][1];
+ X_Axis.Pdot[2]=-X_Axis.PP[1][1];
+ X_Axis.Pdot[3]=X_Axis.Q_gyro;
+ X_Axis.PP[0][0] += X_Axis.Pdot[0] * X_Axis.dt; // Pk-先验估计误差协方差微分的积分
+ X_Axis.PP[0][1] += X_Axis.Pdot[1] * X_Axis.dt; // =先验估计误差协方差
+ X_Axis.PP[1][0] += X_Axis.Pdot[2] * X_Axis.dt;
+ X_Axis.PP[1][1] += X_Axis.Pdot[3] * X_Axis.dt;
+
+ X_Axis.Angle_err = AccelX - X_Axis.angle; //zk-先验估计
+
+ X_Axis.PCt_0 = X_Axis.C_0 * X_Axis.PP[0][0];
+ X_Axis.PCt_1 = X_Axis.C_0 * X_Axis.PP[1][0];
+
+ X_Axis.E = X_Axis.R_angle + X_Axis.C_0 * X_Axis.PCt_0;
+
+ X_Axis.K_0 = X_Axis.PCt_0 / X_Axis.E;
+ X_Axis.K_1 = X_Axis.PCt_1 / X_Axis.E;
+
+ X_Axis.t_0 = X_Axis.PCt_0;
+ X_Axis.t_1 = X_Axis.C_0 * X_Axis.PP[0][1];
+
+ X_Axis.PP[0][0] -= X_Axis.K_0 * X_Axis.t_0; //后验估计误差协方差
+ X_Axis.PP[0][1] -= X_Axis.K_0 * X_Axis.t_1;
+ X_Axis.PP[1][0] -= X_Axis.K_1 * X_Axis.t_0;
+ X_Axis.PP[1][1] -= X_Axis.K_1 * X_Axis.t_1;
+
+ X_Axis.angle += X_Axis.K_0 * X_Axis.Angle_err; //后验估计
+ X_Axis.Q_bias += X_Axis.K_1 * X_Axis.Angle_err; //后验估计
+ X_Axis.angle_dot = GyroX - X_Axis.Q_bias; //输出值(后验估计)的微分=角速度
+
+ Y_Axis.angle+=(GyroY - Y_Axis.Q_bias) * Y_Axis.dt; //先验估计
+ Y_Axis.Pdot[0]=Y_Axis.Q_angle - Y_Axis.PP[0][1] - Y_Axis.PP[1][0]; // Pk-先验估计误差协方差的微分
+
+ Y_Axis.Pdot[1]=-Y_Axis.PP[1][1];
+ Y_Axis.Pdot[2]=-Y_Axis.PP[1][1];
+ Y_Axis.Pdot[3]=Y_Axis.Q_gyro;
+ Y_Axis.PP[0][0] += Y_Axis.Pdot[0] * Y_Axis.dt; // Pk-先验估计误差协方差微分的积分
+ Y_Axis.PP[0][1] += Y_Axis.Pdot[1] * Y_Axis.dt; // =先验估计误差协方差
+ Y_Axis.PP[1][0] += Y_Axis.Pdot[2] * Y_Axis.dt;
+ Y_Axis.PP[1][1] += Y_Axis.Pdot[3] * Y_Axis.dt;
+
+ Y_Axis.Angle_err = AccelY - Y_Axis.angle; //zk-先验估计
+
+ Y_Axis.PCt_0 = Y_Axis.C_0 * Y_Axis.PP[0][0];
+ Y_Axis.PCt_1 = Y_Axis.C_0 * Y_Axis.PP[1][0];
+
+ Y_Axis.E = Y_Axis.R_angle + Y_Axis.C_0 * Y_Axis.PCt_0;
+
+ Y_Axis.K_0 = Y_Axis.PCt_0 / Y_Axis.E;
+ Y_Axis.K_1 = Y_Axis.PCt_1 / Y_Axis.E;
+
+ Y_Axis.t_0 = Y_Axis.PCt_0;
+ Y_Axis.t_1 = Y_Axis.C_0 * Y_Axis.PP[0][1];
+
+ Y_Axis.PP[0][0] -= Y_Axis.K_0 * Y_Axis.t_0; //后验估计误差协方差
+ Y_Axis.PP[0][1] -= Y_Axis.K_0 * Y_Axis.t_1;
+ Y_Axis.PP[1][0] -= Y_Axis.K_1 * Y_Axis.t_0;
+ Y_Axis.PP[1][1] -= Y_Axis.K_1 * Y_Axis.t_1;
+
+ Y_Axis.angle += Y_Axis.K_0 * Y_Axis.Angle_err; //后验估计
+ Y_Axis.Q_bias += Y_Axis.K_1 * Y_Axis.Angle_err; //后验估计
+ Y_Axis.angle_dot = GyroY - Y_Axis.Q_bias; //输出值(后验估计)的微分=角速度
+}
+
+//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+//功能 : 主中断的服务函数
+//参数 : 无
+//返回值 : 无
+//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+
+void MainInterruptIRQ(void)
+{
+ float cpu_usage = 0;
+ //系统监控部分代码
+ TimeNow = SystemTimer.read_us();
+ if(Flag_MeasureFreq)
+ {
+ FreqTime = TimeNow;
+ FreqCounter = MainInterruptCounter;
+ Flag_MeasureFreq = false;
+ }
+ if((MainInterruptCounter - FreqCounter) == 100)
+ {
+ MainInterruptFreq = 100.0 * 1000000 / (TimeNow - FreqTime);
+ Flag_MeasureFreq = true;
+ }
+ MainInterruptCounter++;
+
+
+ //temp=MPU_Get_Temperature(); //得到温度值
+ MPU_Get_Accelerometer(&aacx,&aacy,&aacz); //得到加速度传感器数据
+ MPU_Get_Gyroscope(&gyrox,&gyroy,&gyroz); //得到陀螺仪数据
+ if(gyroy>32768) gyroy-=65536; //数据类型转换 也可通过short强制类型转换
+ if(gyroz>32768) gyroz-=65536; //数据类型转换
+ if(gyrox>32768) gyrox-=65536; //数据类型转换
+ if(aacx>32768) aacx-=65536; //数据类型转换
+ if(aacz>32768) aacz-=65536; //数据类型转换
+ if(aacy>32768) aacy-=65536; //数据类型转换
+
+ ThetaXz=atan2((double)aacy,(double)aacz)*180/PI; //重力加速度在XOZ、YOZ面上与z轴夹角
+ ThetaYz=atan2((double)aacx,(double)aacz)*180/PI; //计算倾角
+ gyroy=gyroy/16.4; //陀螺仪量程转换
+ gyrox=gyrox/16.4; //陀螺仪量程转换
+ Kalman_Filter(ThetaXz,-gyrox, ThetaYz,-gyroy);
+
+ Processing(); //用户进程
+ cpu_usage = (float)(SystemTimer.read_us() - TimeNow) / 10000; //计算CPU使用率
+ if(cpu_usage > 0)
+ CpuUsage = cpu_usage;
+}
+
+
+
+//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+//功能 : 系统初始化
+//参数 : 无
+//返回值 : 无
+//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+void System_Init(void)
+{
+ SystemTimer.start();
+
+ //TFT.DispInit();
+ //TFT.FillScreen(ILI9340_BLACK);
+ //TFT.SetRotation(3);
+ //TFT.DrawString("System initing......", 50, 120, 3, ILI9340_WHITE);
+
+ MPU_Init();
+ MainInterrupt.attach(&MainInterruptIRQ, 0.01);
+
+ Flag_MeasureFreq = true; //开始一次测量
+
+ X_Axis.K1 = 0.02;
+ X_Axis.Q_angle=0.001;
+ X_Axis.Q_gyro=0.003;
+ X_Axis.R_angle=0.5;
+ X_Axis.dt=0.005;
+ X_Axis.C_0 = 1;
+ X_Axis.Pdot[0] = 0;
+ X_Axis.Pdot[1] = 0;
+ X_Axis.Pdot[2] = 0;
+ X_Axis.Pdot[3] = 0;
+ X_Axis.PP[0][0]=1;
+ X_Axis.PP[0][1]=0;
+ X_Axis.PP[1][0]=1;
+ X_Axis.PP[1][1]=0;
+
+ Y_Axis.K1 = 0.02;
+ Y_Axis.Q_angle=0.001;
+ Y_Axis.Q_gyro=0.003;
+ Y_Axis.R_angle=0.5;
+ Y_Axis.dt=0.005;
+ Y_Axis.C_0 = 1;
+ Y_Axis.Pdot[0] = 0;
+ Y_Axis.Pdot[1] = 0;
+ Y_Axis.Pdot[2] = 0;
+ Y_Axis.Pdot[3] = 0;
+ Y_Axis.PP[0][0]=1;
+ Y_Axis.PP[0][1]=0;
+ Y_Axis.PP[1][0]=1;
+ Y_Axis.PP[1][1]=0;
+}
+
+//此处--推荐--配置外设、定义全局变量
+//-------------------代码块开始
+
+//DigitalOut myled(LED1);
+AnalogIn LeftJoystickX(Pin_LeftJoystickX);
+AnalogIn LeftJoystickY(Pin_LeftJoystickY);
+AnalogIn RightJoystickX(Pin_RightJoystickX);
+AnalogIn RightJoystickY(Pin_RightJoystickY);
+
+float LeftJoystickValueX = 0.0, LeftJoystickValueY = 0.0, RightJoystickValueX = 0.0, RightJoystickValueY = 0.0; //摇杆x,y轴的读数 归一化到 0-1
+
+Servo Servo1(Pin_Servo1);
+Servo Servo2(Pin_Servo2);
+Servo Servo3(Pin_Servo3);
+Servo Servo4(Pin_Servo4);
+Servo Servo5(Pin_Servo5);
+Servo Servo6(Pin_Servo6);
+Servo Servo7(Pin_Servo7);
+Servo Servo8(Pin_Servo8);
+Servo Servo9(Pin_Servo9);
+Servo Servo10(Pin_Servo10);
+Servo Servo11(Pin_Servo11);
+Servo Servo12(Pin_Servo12);
+
+Serial UserUart(PC_10, PC_11);
+
+
+//-------------------代码块结束
+
+ int i = 0, j;
+ float degree1 = 45.0, degree2 = 135.0;
+//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+//功能 : 用户进程函数 用于执行用户自定义的后台任务 执行频率是100Hz
+//参数 : 无
+//返回值 : 无
+//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+void Processing(void)
+{
+ LeftJoystickValueX = LeftJoystickX.read();
+ LeftJoystickValueY = LeftJoystickY.read();
+ RightJoystickValueX = RightJoystickX.read();
+ RightJoystickValueY = RightJoystickY.read();
+ if((MainInterruptCounter % 50) == 0)
+ {
+ if(i == 0)
+ {
+ i = !i;
+ Servo1.SetDegree(degree1);
+ Servo2.SetDegree(degree1);
+ Servo3.SetDegree(degree1);
+ Servo4.SetDegree(degree1);
+ Servo5.SetDegree(degree1);
+ Servo6.SetDegree(degree1);
+ Servo7.SetDegree(degree1);
+ Servo8.SetDegree(degree1);
+ Servo9.SetDegree(degree1);
+ Servo10.SetDegree(degree1);
+ Servo11.SetDegree(degree1);
+ Servo12.SetDegree(degree1);
+ }
+ else
+ {
+ i = !i;
+ Servo1.SetDegree(degree2);
+ Servo2.SetDegree(degree2);
+ Servo3.SetDegree(degree2);
+ Servo4.SetDegree(degree2);
+ Servo5.SetDegree(degree2);
+ Servo6.SetDegree(degree2);
+ Servo7.SetDegree(degree2);
+ Servo8.SetDegree(degree2);
+ Servo9.SetDegree(degree2);
+ Servo10.SetDegree(degree2);
+ Servo11.SetDegree(degree2);
+ Servo12.SetDegree(degree2);
+ }
+ }
+}
+
+int main()
+{
+ ILI9340_Display TFT = ILI9340_Display(Pin_TFT_MOSI, Pin_TFT_MISO, Pin_TFT_SCLK, Pin_TFT_CS, Pin_TFT_RESET, Pin_TFT_DC); //液晶屏初始化 已知bug 液晶屏类的定义必须在所有DigitalOut类的定义之后否则无法正常工作
+ TFT_LED = 1; //点亮TFT背光
+ TFT.DispInit();
+ TFT.FillScreen(ILI9340_BLACK);
+ TFT.SetRotation(3);
+ TFT.DrawString("iCenter", 76, 86, 3, ILI9340_WHITE);
+ TFT.DrawString("System initing...", 24, 146, 2, ILI9340_WHITE);
+ System_Init();
+ TFT.DrawString("iCenter", 76, 86, 3, ILI9340_BLACK);
+ TFT.DrawString("System initing...", 24, 146, 2, ILI9340_BLACK);
+
+ while(true) {
+ printf("CPU Usage : %.2f\r\n", CpuUsage);
+ printf("Pitch : %.2f\r\n", Y_Axis.angle);
+ printf("Roll : %.2f\r\n", X_Axis.angle);
+ printf("LeftJoystickValueX : %.2f\r\n", LeftJoystickValueX);
+ printf("LeftJoystickValueY : %.2f\r\n", LeftJoystickValueY);
+ printf("RightJoystickValueX : %.2f\r\n", RightJoystickValueX);
+ printf("RightJoystickValueY : %.2f\r\n", RightJoystickValueY);
+
+ // Small amount of text to the display.
+
+
+ // Do the waiting thang...
+ wait(0.5);
+
+ }
+}