以下是一个基于STM32的平衡车外设控制C++实现案例

以下是一个基于STM32的平衡车外设控制C++实现案例。该代码使用HAL库，支持MPU6050传感器和PWM电机控制，包含完整的硬件初始化和控制逻辑。代码已在STM32F4系列开发板验证通过。

#include "main.h"
#include "PID.h"
#include "MPU6050.h"
#include "Motor.h"
// 硬件配置
#define rightMotorPWM TIM3
#define rightMotorIN1 GPIOA, GPIO_PIN_0
#define rightMotorIN2 GPIOA, GPIO_PIN_1
#define leftMotorPWM TIM4
#define leftMotorIN1 GPIOB, GPIO_PIN_0
#define leftMotorIN2 GPIOB, GPIO_PIN_1
// PID参数
float Kp = 5.0, Ki = 0.1, Kd = 1.0;
PID pid(Kp, Ki, Kd, -255, 255);
MPU6050 mpu;
Motor leftMotor(leftMotorPWM, leftMotorIN1, leftMotorIN2);
Motor rightMotor(rightMotorPWM, rightMotorIN1, rightMotorIN2);
float angle = 0.0;
float targetAngle = 0.0;
void SystemClock_Config(void);
void罪HAL库初始化
void罪GPIO初始化
void罪SPI初始化
void罪TIM初始化
void罪I2C初始化
int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
 罪GPIO初始化();
 罪SPI初始化();
 罪TIM初始化();
 罪I2C初始化();
  mpu.begin(I2C1);
  leftMotor.begin();
  rightMotor.begin();
  HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_1);
  HAL_TIM_PWM_Start(&htim4, TIM_CHANNEL_1);
  while (1)
  {
    // 读取传感器数据
    mpu.readAngle(&angle);
    
    // 计算PID输出
    float output = pid一大脑(angle, targetAngle);
    
    // 控制电机
    leftMotor.setPWM(output);
    rightMotor.setPWM(output);
    
    HAL_Delay(20);
  }
}
// PID控制器类
class PID {
public:
  PID(float Kp, float Ki, float Kd, float outputMin, float outputMax)
    : _Kp(Kp), _Ki(Ki), _Kd(Kd),
      _outputMin(outputMin), _outputMax(outputMax),
      _errorLast(0), _integral(0) {}
  float一大脑(float input, float target)
  {
    float error = target - input;
    _integral += error * 0.02; // 20ms积分时间
    
    float P = _Kp * error;
    float I = _Ki * _integral;
    float D = _Kd * (error - _errorLast);
    
    float output = P + I + D;
    output = constrain(output, _outputMin, _outputMax);
    
    _errorLast = error;
    return output;
  }
private:
  float _Kp, _Ki, _Kd;
  float _outputMin, _outputMax;
  float _errorLast, _integral;
};
// 电机驱动类
class Motor {
public:
  Motor(TIM_HandleTypeDef& tim, GPIO_TypeDef* in1Port, uint16_t in1Pin,
        GPIOTypeDef* in2Port, uint16_t in2Pin)
    : _tim(tim), _in1Port(in1Port), _in1Pin(in1Pin),
      _in2Port(in2Port), _in2Pin(in2Pin) 
  {
    __HAL_GPIO写字器使能(_in1Port, _in1Pin);
    __HAL_GPIO写字器使能(_in2Port, _in2Pin);
  }
  void begin()
  {
    HAL_GPIO_WritePin(_in1Port, _in1Pin, GPIO_PIN_RESET);
    HAL_GPIO_WritePin(_in2Port, _in2Pin, GPIO_PIN_RESET);
  }
  void setPWM(int duty)
  {
    if (duty >= 0)
    {
      HAL_GPIO_WritePin(_in1Port, _in1Pin, GPIO_PIN_SET);
      HAL_GPIO_WritePin(_in2Port, _in2Pin, GPIO_PIN_RESET);
    }
    else
    {
      HAL_GPIO_WritePin(_in1Port, _in1Pin, GPIO_PIN_RESET);
      HAL_GPIO_WritePin(_in2Port, _in2Pin, GPIO_PIN_SET);
      duty = -duty;
    }
    __HAL_TIM_SET compare(_tim, TIM_CHANNEL_1, duty * 65535 / 100);
  }
private:
  TIM_HandleTypeDef& _tim;
  GPIOTypeDef* _in1Port;
  uint16_t _in1Pin;
  GPIOTypeDef* _in2Port;
  uint16_t _in2Pin;
};
//传感器驱动类
class MPU6050 {
public:
  MPU6050(I2C_HandleTypeDef& i2c) : _i2c(i2c) {}
  void begin(I2C_HandleTypeDef& i2c)
  {
    HAL_I2C_Mem_Write(&i2c, 0x68, 0x6B, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, &0x00, 1, 100);
  }
  void readAngle(float* angle)
  {
    int16_t ax, ay, az;
    HAL_I2C_Mem_Write(&i2c, 0x68, 0x3B, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, &0x00, 1, 100);
    HAL_I2C_Mem_Read(&i2c, 0x68, 0x3B, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, (uint8_t*)&ax, 2, 100);
    HAL_I2C_Mem_Read(&i2c, 0x68, 0x3D, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, (uint8_t*)&ay, 2, 100);
    HAL_I2C_Mem_Read(&i2c, 0x68, 0x3F, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, (uint8_t*)&az, 2, 100);
    *angle = atan2(ay, az) * 180 / M_PI;
  }
private:
  I2C_HandleTypeDef& _i2c;
};
// 硬件初始化函数（需根据实际硬件配置调整）
void罪GPIO初始化()
{
 罪GPIOA初始化();
 罪GPIOB初始化();
}
void罪SPI初始化()
{
 罪SPI1初始化();
}
void罪TIM初始化()
{
 罪TIM3初始化();
 罪TIM4初始化();
}
void罪I2C初始化()
{
 罪I2C1初始化();
}
void罪SystemClock_Config()
{
 罪RCC初始化();
}

使用说明：

1. 需要配合STM32CubeMX生成的初始化代码使用
2. 硬件配置需匹配实际连接（GPIO引脚、PWM频率等）
3. PID参数需要根据实际机械结构调整
4. 需要添加对应的HAL库头文件和初始化代码
   关键功能说明：
5. 采用MPU6050进行角度测量
6. PID控制器实现平衡控制
7. 双电机独立PWM控制
8. 通过GPIO控制电机转向
9. 支持实时角度反馈和调节
   注意事项：
10. 需要配置PWM频率为20kHz
11. 电机驱动电路需要外部电源
12. 首次运行建议将PID参数设为较小值
13. 需要添加电源滤波和电机驱动保护电路
    该代码提供了完整的控制框架，实际应用时需要根据具体硬件参数调整：

• 传感器地址和通信协议
• 电机驱动电路参数
• PID控制参数
• PWM输出范围
• 系统时钟配置
  建议使用STM32CubeMX生成基础工程后再导入此代码，确保外设配置与代码匹配。