# pid-tutorial

**Repository Path**: littlewatermoon/pid-tutorial

## Basic Information

- **Project Name**: pid-tutorial
- **Description**: 嘉立创 PID 入门项目
- **Primary Language**: C
- **License**: LGPL-3.0
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2025-06-09
- **Last Updated**: 2025-06-10

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# 嘉立创电赛 TI 训练营 - 简易 PID 项目
硬件白小纯的第一个 PID 项目，终于完成了，✿✿ヽ(°▽°)ノ✿

![img](./img.png)

## 项目地址
[嘉立创开源广场-pid-tutorial](https://oshwhub.com/littlewatermoon/pid-tutorial)

## 功能演示视频
[Bilibili 演示视频](https://www.bilibili.com/video/BV1CHTvz6En6)

## 原理图说明
* 主主控是天猛星自带的 TI 芯片 MSPM0G3507
* 电机驱动是 BDR6126D，电机买的是 1:90 减速比的编码器电机
* 屏幕则是金逸晨的 1.28吋圆形 SPI 屏幕，分辨率 240x240, 驱动是 GC9A01
* 其它相对于嘉立创给出的原理图的修改
    * 22uF 电容改成了贴片的
    * Type-C USB 改成之前剩的卧贴16P 的
    * 电源开关也改成之前剩的 SK12D07VG3
    * 按键开关换成更便宜 KH-6X6X5H-TJ(感觉不好按， 果然便宜没好货？)

## 物料购买和装配说明
* 打板必须是必须得大赞的嘉立创免费打板了(活动还送了两张免费券，外加本来就每月可以领的 2 张, 绝对的良心企业)
* 元件除了电机和屏幕在淘宝外，都是商城买的。天猛星开发板、其它元件的话，送的券能买好几份元件，而且这个的焊接难度不大，基本不太会出现浪费
* 装配的话，如果买的是活动推荐的屏幕直接插上去即可。不过我用的是自己买的一块屏幕，只有 7 根线(没 BLK)，而且线序和天猛星不太一样，但是对着接就好

## 功能说明
* 主界面(开机自动进入)
    * 屏幕上方显示标题(中文、 中英混排)
    * 通过左右两个按键选择功能按钮
    * 中间按键进入功能子界面
* 输入说明
    * 按键接入的是 flexible_button 库(感谢原作者 MurphyZhao 贡献了这么好用的库并开源)
    * 本工程指使用了按键的**单击**、**双击**和**长按**功能
        * 单击: 选择功能、调整 PID 参数、开始和暂停 PID 算法调整电机
        * 双击: 返回上一层界面，目前只在定速或者定距子界面会有用
        * 长按：快速调整 PID 参数
* PID 定速功能
    * 屏幕上方
        * 默认为空白
        * 开始用 PID 调速后(通过单机中间按键开始和暂停)，会显示出以下信息：
            * 速度曲线边框(黄色)和中间点(0 点, 在边框两侧用小短横线标识)
            * 当前时刻点(横轴 x)目标曲线点的**目标速度**(红色标出)，调整 Target 后这个点也会随之变化
            * 当前时刻点时，电机的**实时速度**
    * 屏幕下方
        * 里面有三个可调参数按钮(P/I/D)，对应 PID 算法的三个静态参数
        * 此外还有一个目标参数 Target，即希望将通过 PID 算法将电机调整到的速度值
        * 另外，在 Target 按钮上方会以文本的形式实时显示电机当前速度
    * 说明：
        * 这里提到的速度是指每 20ms 周期内采集到的电机 A、B 相的编码器值
        * 实际测试时最大值约为 110，所以程序中的可调范围设为了 110(可修改 app/piddemo.h 中的宏 MAX_SPEED_TARGET 进行修改)
* PID 定距功能
    * 功能和定速大同小异, 区别在于调整的是电机的转动角度而不是速度
    * 最大角度设为了 360 度(MAX_ANGLE_TARGET)

## 代码目录说明
* empty.c - 入口文件
* ti_msp_dl_config.h/c - 芯片配置，由 SysConfig 工具生成
* app - 本工程主要逻辑，包括
    * app 控制"类"
    * 主界面 main_window.c
    * 定速界面 fix_speed_window.c
    * 定距界面 fix_distance_window.c
    * PID 控制电机相关 - piddemo.h/piddemo.c
    * 工程中用到的文本字符串 - text.h
* hareward - 硬件相关驱动代码
    * encoder.h/c: 编码器相关代码
    * key.h/c: 读取按键相关的 GPIO 输入来判断按键是否按下
    * lcd*: LCD 显示相关驱动, 包括中文显示、字符显示，中文字模在 lcdfont.h，为了节省内存值保留了 FONT_SIZE 为 16 的字模
        * 注意驱动是 GC9A01，一般问淘宝商家要即可
    * motor.h/c: 点击驱动
    * uart.h/c: 串口初始化和发送字符串, printf 调试接口依赖
* mid - 对 hardware 的一些封装, 但是与具体项目无关可以复用的代码
    * input: 输入相关，目前只有按键
    * widgets: UI 控件的封装, 包括控件的构建、属性更新以及渲染
        * 控件目前实现了简单的`Label`和`Button`
        * window 作为特殊的控件，属于控件容器，每个 window 都有`Render`、`Update`和`ProcessInput`三个函数
    * printf.h/c: printf 函数输出到串口，方便调试
    * pid.h/c: PID 算法实现
    * ui.h/c: UI 管理器，用于整个 app 的窗口系统，包括窗口的驱动更新、输入事件派发、以及窗口路由跳转
    * uitls.h/c: 辅助函数的实现
        * 中英文混合显示
        * 绘制 PID 曲线等

## 心得体会
这个项目设计的硬件部分不对，相对简单
主要的精力在于 UI 的绘制
一开始想移植 lvgl 进来的，编译完，发现了 link 的时候提示芯片内存不够了。后面发现时间有点紧就放弃了继续查具体什么原因了
PID 的调试还是不太容易，尤其是按键不太好按的情况下，经常调个半天曲线还是在目标线上线波动

## 致谢
感谢嘉立创的这个 PID 活动以及送的 PCB 券和元件券，让我这个硬件小白也体验了一把高大上的 PID 是怎么玩的(虽然还没怎么玩明白)。