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[项目]基于FreeRTOS的STM32四轴飞行器: 八.遥控器摇杆

article 2025/3/13 14:45:37

基于FreeRTOS的STM32四轴飞行器: 八.遥控器摇杆

一.摇杆数据的扫描
二.处理摇杆数据
三.微调按键处理

一.摇杆数据的扫描

下面摇杆初始化时，启动了ADC-DMA进行了采集，已经开始转换直接将数据通过DMA存入buff数组中：

static uint16_t buff[4] = {0};
/**
 * @description: 摇杆初始化
 * @return {*}
 */
void Inf_JoyStickAndKey_Init(void)
{
    debug_printfln("摇杆和按键数据的初始化 开始");
    /* 1. ADC校准 */
    HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1);

    /* 2. 启动ADC转换 */
    HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t *)buff, 4);
    debug_printfln("摇杆和按键数据的初始化 结束");
}

扫描摇杆数据时，直接从缓冲区中扫描就行了：
注意取数据要根据配置的Rank。
在这里插入图片描述
定义摇杆数据：
com_config.h使用int16防止数据突变。

typedef struct
{
    int16_t THR; /* 油门 */
    int16_t PIT; /* 俯仰 */
    int16_t ROL; /* 横滚 */
    int16_t YAW; /* 偏航 */

    uint8_t isPowerDown; /* 是否关机: 1:关机 0:不关机 */
    uint8_t isFixHeight; /* 是否翻转定高的状态 */
} JoyStick_Struct;

扫描摇杆数据：

/**
* @description: 扫描摇杆数据
* @return {*}
*/
void Inf_JoyStickAndKey_JoyStickScan(void)
{
    joyStick.THR = buff[0];
    joyStick.YAW = buff[1];
    joyStick.PIT = buff[2];
    joyStick.ROL = buff[3];
}

创建摇杆处理任务：
先定义一些任务参数。

/* 4. 摇杆处理任务 */
void joyStickTask(void *args);
#define JOY_STICK_TASK_NAME "joy_stick_task"
#define JOY_STICK_TASK_STACK 256
#define JOY_STICK_TASK_PRIORITY 7
TaskHandle_t joyStickTaskHandle;
#define JOY_STICK_EXEC_CYCLE 4

/* 4. 摇杆处理任务 */
xTaskCreate(joyStickTask,
            JOY_STICK_TASK_NAME,
            JOY_STICK_TASK_STACK,
            NULL,
            JOY_STICK_TASK_PRIORITY,
            &joyStickTaskHandle);

测试打印摇杆数据：
在这里插入图片描述

/* 4. 摇杆处理 */
void joyStickTask(void *args)
{
    vTaskDelay(500);
    debug_printfln("摇杆处理任务开始调度");
    uint32_t preTime = xTaskGetTickCount();
    while(1)
    {
        Inf_JoyStickAndKey_JoyStickScan();
        Com_Config_PrintJoyStick("a");
        vTaskDelayUntil(&preTime, JOY_STICK_EXEC_CYCLE);
    }
}

观察打印数据全部为0：
因为要先启动ADC采集数据。
在这里插入图片描述
在启动任务前启动处理模块：

这时可以打印数据：
观察发现数据有一些极性相反。

二.处理摇杆数据

摇杆极性和范围的处理：
处理摇杆数据范围0-4095转换为0-1000。

/**
 * @description: 处理摇杆数据的极性和范围
 * @return {*}
 */
static void App_DataProcess_JoyStickPolarityAndRange(void)
{
    /* 1. 处理极性   [4095, 0]  => [0, 1000]
          (4095 -  [4095, 0]) / 4.095
          (4095 -  [4095, 0]) / (4095 / 1000)
          (4095 -  [4095, 0]) * 1000 / 4095
          1000 - [4095, 0] * 1000 / 4095

     */
    joyStick.THR = 1000 - joyStick.THR * 1000 / 4095;
    joyStick.ROL = 1000 - joyStick.ROL * 1000 / 4095;
    joyStick.PIT = 1000 - joyStick.PIT * 1000 / 4095;
    joyStick.YAW = 1000 - joyStick.YAW * 1000 / 4095;
}

处理摇杆数据：

/**
 * @description: 处理摇杆数据
 * @return {*}
 */
void App_DataProcess_JoyStickDataProcess(void)
{
    /* 1. 扫描摇杆 */
    Inf_JoyStickAndKey_JoyStickScan();
    /* 2. 极性和范围处理 */
    App_DataProcess_JoyStickPolarityAndRange();
	
	Com_Config_PrintJoyStick("2");

}

观察发现该数据在默认情况下会有误差值，需要进行校准：
在这里插入图片描述
摇杆数据校准：
想办法求出数据偏移量，长按按键减去偏移量进行校准。
在Config.c中定义存储摇杆偏移量的结构体：

计算偏移量：

/**
 * @description: 计算摇杆的偏移量
 * @return {*}
 */
static void App_DataProcess_JoyStickCaclBias(void)
{
    joyStickBias.THR = 0;
    joyStickBias.ROL = 0;
    joyStickBias.YAW = 0;
    joyStickBias.PIT = 0;

    for(uint8_t i = 0; i < 100; i++)
    {
        Inf_JoyStickAndKey_JoyStickScan();
        App_DataProcess_JoyStickPolarityAndRange();
        joyStickBias.THR += (joyStick.THR - 0);   /* 0值校准 */
        joyStickBias.PIT += (joyStick.PIT - 500); /* 中值校准 */
        joyStickBias.YAW += (joyStick.YAW - 500);
        joyStickBias.ROL += (joyStick.ROL - 500);
        vTaskDelay(10);
    }

    joyStickBias.THR /= 100;
    joyStickBias.PIT /= 100;
    joyStickBias.ROL /= 100;
    joyStickBias.YAW /= 100;
    // Com_Config_PrintJoyStickBias("bias 2");
}

校准：

/**
 * @description: 对摇杆数据做校准
 * @return {*}
 */
static void App_DataProcess_JoystickWithBias(void)
{
    /* 叠加偏移量 */
    joyStick.THR -= joyStickBias.THR;
    joyStick.PIT -= joyStickBias.PIT;
    joyStick.ROL -= joyStickBias.ROL;
    joyStick.YAW -= joyStickBias.YAW;

    /* 对校准后的数据做限幅处理 */
    joyStick.THR = LIMIT(joyStick.THR, 0, 1000);
    joyStick.PIT = LIMIT(joyStick.PIT, 0, 1000);
    joyStick.ROL = LIMIT(joyStick.ROL, 0, 1000);
    joyStick.YAW = LIMIT(joyStick.YAW, 0, 1000);
}