PID（Proportional-Integral-Derivative）控制器是一种经典的控制系统，它通过调整 比例（P）、积分（I）、微分（D）三个参数 来实现自动控制，核心是根据系统当前的误差值计算出合适的控制量，使系统输出稳定在目标值附近。由于PID的控制特性，它常被用在电赛的小车类项目，如平衡小车等。
学习PID控制器，可以让我们更好地理解控制系统的工作原理，提高我们的编程能力，并掌握通往电赛和其他类型的控制项目的关键秘诀。而这也是本项目的意义所在。
演示视频如下： `
另附立创开源平台的链接
欢迎关注主播的Github和oshwhub喵！😁
工程源码在 ./empty 文件夹中，launchGui.bat 用于打开TI芯片的GUI界面配置，需要根据自己的实际情况修改。
empty，source，.metadata和syscfg.bat 是TI提供给我们的移植模板，如这个工作区所移植的，之后就可以在 empty 文件夹里面写源代码
img 文件夹存放的为演示图片和视频
data 文件夹存放的为使用到的TFT屏幕资料，我的扩展版原理图和MSPM0G3507的数据手册，供大家参考。
整个项目采用分层架构设计的思想，分为硬件层（./empty/hardware）、中间层（./empty/middleware）和软件层（./empty/app）
剩下的我就不过多介绍啦，毕竟——"Talk is cheap, show me the code"
开发的是TI的MSPM0G3507芯片，立创开发板，EIDE配置较为麻烦，跟着下面走一遍。
见此文
不过这个教的是Keil上开发，我们要在Vscode上开发
需要修改几处地方
为了确保到时候keil上也能用，需要先按照上面文档的步骤走一遍，然后我们来专门说说怎么配置Vscode，你可以选择EIDE插件，然后修改构建配置中的构建器选项，也可以直接修改 eide.json，因为有个步骤需要两个都修改，我们索性就只讲 eide.json 的改法：
"beforeBuildTasks": [
{
"name": "Linking syscfg",
"command": "cd \"${projectRoot}\" && cmd.exe /C \"${projectRoot}\\syscfg.bat '${projectRoot}\\empty' empty.syscfg\"",
"disable": false,
"abortAfterFailed": true,
"stopBuildAfterFailed": true
}
],修改里面的 command 属性即可，由于我这个文件夹的工作目录为 TI-PID，且 Keil 中表示项目根目录的 $P 不适用于 EIDE，所以需要改为 ${projectRoot}，然后经过我debug发现syscfg.bat传入的参数是empty这个目录以及里面的empty.syscfg，所以需要配置为 '${projectRoot}\\empty' 和 empty.syscfg。
而你也可以配置一下name，从而使得build时显示此名称。
linker里面的misc-controls修改为此路径：
"linker": {
"output-format": "elf",
"misc-controls": "source/ti/driverlib/lib/keil/m0p/mspm0g1x0x_g3x0x/driverlib.a"
}（因为我们的 ${projectRoot} 的子文件夹里面有source，不需要像keil里面配置那样子退回到父级的父级文件夹）
然后是GUI界面的配置：
@echo off
:: Path of TI's nw.exe
set NW_EXECUTOR="E:/TI/sysconfig/nw/nw.exe"
:: Path of TI's sysconfig
set SYSCONF="E:/TI/sysconfig"
:: The path to the syscfg of the project
set SYSCONF_FILE="./empty/empty.syscfg"
:: execute GUI
%NW_EXECUTOR% %SYSCONF% %SYSCONF_FILE%接下来powershell里面运行./launchGui就行了，之后配置管脚输出啥的和在Keil里面设置是一样的。
有个究极大坑！！！
EIDE自带的JLink工具包是V6.90版本的（它的实用工具里面只有V6.90版本的Jlink），要去 ${userRoot}/.eide/tools/目录下把JLink删掉！然后再装最新版的JLink，接下来去设置里面配置下JLink的路径就行了。不然V6.90的不支持新版芯片，各种烧录问题能把你脑子干烧🙂。
我这里${userRoot}等价于C:/Users/a3230
最后我选择装到C:/Users/a3230/.eide/tools去，然后Jlink目录就成了JLink_V830（这是JLink驱动自己设置的）
Cortex-Debug插件需要自己去设置一下，首先是在 settings.json 里面设置一些工具依赖的路径，比如armToolChain（gcc-arm-none-eabi啥的），这个自己去找教程安装，Keil不提供的。
然后在.vscode文件夹里面创建个launch.json文件，内容如下：
{
"version": "0.2.0",
"configurations": [
{
"name": "Debug (gdbserver)",
"cwd": "${workspaceFolder}",
"executable": "${workspaceFolder}/build/empty_LP_MSPM0G3507_nortos_keil/ti-pid.elf", // Path to the elf file
// Waring! HEX file can't be assigned for debug!
"request": "launch",
"type": "cortex-debug",
"servertype": "jlink",
"device": "MSPM0G3507",
"serverpath": "C:/Users/a3230/.eide/tools/JLink_V830/JLinkGDBServerCL.exe", // Path to JLinkGDBServer
"interface": "swd", // Use SWD interface
// NOTE: 建议先烧录再Debug，这个插件对双任务的支持不算很好，build完没flash就开始debug了
"preLaunchTask": "build and flash" // Build and flash before launch
}
]
}然后最好再次设置一下.eide.json的一些信息，你可以先在EIDE插件里面随便选一个芯片型号，然后再去文件里面改成这块芯片的型号（因为EIDE可能更新频率不太经常，没办法涵盖所有芯片）
"cpuInfo": {
"vendor": "TI", // manufactor
"cpuName": "MSPM0G3507" // chip name
},配置完之后会更方便一些，就不用再每次都设置一下芯片型号了（烧录时JLink驱动会打开，让你设置芯片型号）。
实际上只要你给EIDE配好了最新的JLink驱动，那其实也可以直接可视化配置，不用去改eide.json，这是我新近发现的。
然后就可以愉快的调试了！
本项目基于立创天猛星开发板，使用MSPM0G3507微型处理器，实现了一个简易的PID电机驱动项目。通过调节PID参数，可以实现对电机的精确控制，包括速度控制和位置控制。项目特点如下：
- 型号：TI MSPM0G3507
- 平台：立创天猛星开发板
- 架构：ARM Cortex-M0+
- 电机驱动：PWM控制，支持正反转
- 编码器：正交编码器，用于位置和速度反馈
- 显示屏：SPI接口TFT彩屏
- 按键：5个独立按键 + 1个摇杆按键
- 串口：UART调试和命令接口
- TFT彩屏显示：提供直观的参数显示和控制界面
- 实时PID曲线：动态显示PID控制效果和系统响应
- 多页面UI管理：包括主页、定速页、定距页和参数设置页
- 定速控制：基于编码器反馈的速度闭环控制
- 定距控制：基于位置反馈的角度定位控制
- 实时参数调节：支持在线调整P、I、D参数
- 五向按键：上/下/左/右/中间按键，支持短按和长按
- 模拟摇杆：提供模拟量输入控制
- 串口通信：支持外部指令控制
- 语音识别：基于天问ASRPro芯片的TTS服务
- Q弹UI效果：基于PID算法的动态交互效果
- LVGL移植：更丰富的图形界面库
- 电机速度控制：通过调节PID参数和目标速度参数，实现对电机的精确速度控制
- 电机位置控制：通过调节PID参数和目标角度参数，实现对电机的精确位置控制
- 摇杆控制：通过摇杆控制电机速度和方向
- UI动效：将PID融入UI中，使得UI界面更加生动有趣
- 语音控制：通过语音控制电机速度和方向
电源电路采用一个 TYPE-C 接口输入 5V 电源，通过开关进行控制。其中有两个电源信号：MOTOR_VCC 和 +5V。
- MOTOR_VCC 是直接将TYPE-C的电源接入电机正负极。
- +5V 是由 MOTOR_VCC 经过一个防倒灌二极管 U0 后的电源，该电源接入到开发板的5V上，为开发板供电。
电机驱动芯片U4采用巴丁微电子生产的BDR6126D，这款芯片为大功率直流电机驱动芯片，最大可承受18V电压，持续输出电流可达4.5A，同时由于电机在启动及快速正反转时会有较大的瞬时电流，因此增加了蓄能电容。
为节约成本，按键电路并未设置硬件消抖措施，需要使用软件消抖。
开发板输入电源为+5V，其本身自带5V降压到3V3的功能，可以直接作为编码器的电源输入，电机控制信号线FI/BI连接到了GPIOA26和GPIOA27（这两个都支持PWM），而AB相信号可以接到开发板上的任意GPIO，只要通过软件+外部中断来采集数据即可，按键则无所谓哪个GPIO，只要配置好上拉电阻即可。
在布局的设计上我和官方案例略有不同，我选择将核心板竖直放置，并多引出了排针，以方便后期想要添加功能的需求和一板用到底的需求。而为了适应布局需要，我将电源线稍微调细了些，此外为了美观和布局方便，我将钽电容放置在同一行、瓷片电容放置在同一行。
这部分是实物图的展示和各个页面的展示。
首先是首页，我将原来的排版改了一下，两个大大个的“定速” “定距” 还是太占页面了，于是我改小了一下，再插入了两个功能，顺带加入了自己的标识（Ferne）
然后是定速页，这部分就和官方案例差不多了，很标准的上半部分绘图、下半部分调参
定速页和官方案例也没啥区别
手册页，主要是告诉你按键怎么用的，这部分我就只写了文字，因为觉得加个背景框好像也没啥意义，说来如果一开始显示的不是手册页，还要让用户自己探索按键用法，那不是显得很睿智？😶
设置页，这部分我想用来放开启语音模块和Q弹UI效果的选项，不过因为赶DDL（六月四号）就没有搞完，后面会继续在Github上更新，也欢迎大家关注我的Github😁
这就是那个语音识别模块啦，我用的是在拼多多上一个叫ABrobot的店铺那里买的的ASRPro，语音识别做起来还是很简单的，就和Scratch这种少儿编程没什么区别，推荐去玩。
我移植了官方案例，但需要注意的是，我的开发环境为vscode，因此有些地方并不一样，比如函数 LCD_Show_Chinese 中，我所修改的部分如下：
在我提到的 s += 3; 那行语句，官方示例采用的是 s += 2;，实际上这是 Keil 默认以 GB2312 为编码的结果，而 vscode 默认是 utf-8 编码，自然需要修改。另附上不修改的显示图片：
因此我同时也修改了lcdfont.h中的一些结构体定义，这里仅举一例：
在电机驱动方面，我新增了一些函数，使得可以在不需要判断PWM正负的情况下直接传入该函数内部（它会帮我们处理好），代码如下：
学习官方案例的过程中我注意到，实际上官方的ui选择框的绘制略显生硬，没有什么动效，因此我就在思考能否将ui绘制与pid结合起来，使选择框变得更加Q弹有活力，并且最终证明了我的思路其实是可行的，核心代码如下：
| 按键 | 短按功能 | 长按功能 |
|---|---|---|
| 上键 | 选择上一项/参数加 | 连续加参数 |
| 下键 | 选择下一项/参数减 | 连续减参数 |
| 左键 | 返回上级菜单 | - |
| 右键 | 进入下级菜单 | - |
| 中键 | 启动/停止电机 | - |
由于我发现CPU在处理TFT彩屏时偶尔会卡顿（此问题已经在四天前被解决，纯CPU方案处理TFT彩屏亦可），所以干脆写了一下DMA驱动TFT彩屏的代码，实现起来其实也不难：
在应用层实现，由于我去网上搜索了别人的博客，发现了更好的替代方案，不再需要原来的 spi_write_bus，而只需要 DL_SPI_setControllerCommandDataModeConfig(SPI_LCD_INST, config); 和 DL_SPI_transmitDataBlocking8(SPI_LCD_INST, dat); 就可以传输数据/命令（通过配置config = DL_SPI_CD_MODE_DATA / DL_SPI_CD_MODE_COMMAND 来实现），所以索性换成了这段代码，这个是纯CPU实现的方案，如果使用DMA则需要注释掉 DL_SPI_transmitDataBlocking8 并换成我实现的 dma_transmit_lcd_data 函数。
由于要搬运的数据的地址实际上就是该数据本身的地址，所以我们直接对 data 取址即可。
对了，我需要说明一下配置方法：
单次传输，不开通道中断，每次传一块即可。
TODO:
TODO:
官方的案例存在较多魔法数字和“Repeat Yourself”（尤其是在ui绘制中），因此我针对出现频率较高的，都单独抽象成了函数或者宏的表现形式，然后再去调用，由于改动较多，就不放出代码了。
| 序号 | 器件名称 | 型号参数 | 商城器件编号 | 数量 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 插件电阻 | 1K | C2903245 | 1 |
| 2 | 二极管 | D7G-T | C7435972 | 1 |
| 3 | USB连接器 | KH-TYPE-C-2P | C2919656 | 1 |
| 4 | DIP-8芯片座 | - | C72124 | 1 |
| 5 | 电机驱动芯片 | BDR6126D | C7424658 | 1 |
| 6 | 拨动开关 | SK-12E12-G5 | C136720 | 1 |
| 7 | 电源灯 | 红色 XL-502SURD | C2895492 | 1 |
| 8 | 按键 | ZX-QC66-8.5CJ | C7470133 | 5 |
| 9 | 瓷片电容 | 100nF 104 | C254085 | 2 |
| 10 | 电解电容 | 22uF | C437651 | 2 |
| 11 | XH2.54接口 | 2.54mm-6P ZZ | C5368779 | 2 |
| 12 | 直插排针 | PZ254V-11-06P | C492405 | 1 |
| 13 | 直插排母 | 2.54-2*20 | C2977589 | 2 |
| 14 | 开发板 | LCKFB-TMX-MSPM0G3507 | C42378531 | 1 |
| 15 | 显示模块 | 1.9寸 ST7789 SPI 屏幕 | - | 1 |
| 16 | TTL电机带编码器 | 6V 1:48减速比 霍尔传感器 | - | 1 |
| 17 | 电机连接线 | XH双头一正一反;6P;150mm | - | 1 |
| 18 | 十字沉头螺丝钉 | M3×28[50只] | - | 2 |
| 19 | M3铜柱 | M3*18+4[10颗] | - | 4 |
| 20 | 螺母 | M3 [304材质/100只] | - | 6 |
| 21 | 2x20排针 | 2.54mm-2*20 | - | 2 |
| 22 | 摇杆模块 | - | - | 1 |
| 22 | 天问ASRPro | - | - | 1 |
实际上由于购买的时候都是走量批发的，其实也不一定会按照上面的数量来，但我们只需要那么多就行了。
在立创EDA中可以预览3D图的效果，以此来检查是否有焊接错误。
建议从低到高焊接，因此焊接焊接顺序为：
| 焊接顺序 | 器件名称 | 器件参数 | 位号 | 数量 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 插件电阻 | 1kΩ 1/4W | R1 | 1 | |
| 2 | 二极管 | D7G-T | D1 | 1 | |
| 3 | USB连接器 | TYPE-C-2P | USB1 | 1 | |
| 4 | DIP-8芯片座 | DIP-8 | - | 1 | 焊接在电机驱动芯片处，注意方向 |
| 5 | 电机驱动芯片 | BDR6126D | U4 | 1 | 先焊接DIP-8芯片座再装芯片到座子 |
| 6 | 拨动开关 | SK-12E12-G5 | SW1 | 1 | |
| 7 | 电源灯 | 5mm 圆形红灯 | LED1 | 1 | 注意正负极，长正短负 |
| 8 | 按键 | 6×6×8.5 插件 | U7,U8,U9,U10,U11 | 4 | |
| 9 | 瓷片电容 | 104 | C2,C4 | 2 | 不分正负极 |
| 10 | 电解电容 | 22uF | C1,C3 | 2 | 注意正负极 |
| 11 | XH2.54接口 | 6P | U5,U6 | 2 | |
| 12 | 直插排针 | 2.54mm-6P | H1 | 1 | |
| 13 | 直插排母 | 2.54mm 2×20P | - | 2 | 焊接在开发板的排针接口处 |
| 14 | 开发板 | 天猛星开发板 | - | 1 | 先焊2×20P排母再安装开发板 |
| 15 | 显示模块 | 1.9 寸屏幕 | - | 1 | 直接安装到开发板上 |
| 16 | 电机带编码器 | - | - | 1 | 电机转动轴向上，编码器接口向下，通过2根长螺纹柱和2个螺母固定电机 |
| 17 | M3隔离柱 | - | - | 4 | 安装在板子四个角落 |