為了更高效地學(xué)習(xí)機(jī)器人的開發(fā)知識(shí)， 我們?cè)O(shè)計(jì)并編寫了相關(guān)的教材，內(nèi)容涉及 C 語(yǔ)言入門、STM32 開發(fā)基礎(chǔ)、STM32 開發(fā)案例、機(jī)器人操作系統(tǒng) ROS 等。這些教材都配有相關(guān)視頻、開發(fā)板以及傳感器等。本書集中介紹的是機(jī)器人的控制系統(tǒng) ：從硬件、軟件兩方面講述如何使用STM32 來(lái)控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。本書是對(duì) STM32 開發(fā)知識(shí)的一次綜合應(yīng)用， 為了知識(shí)結(jié)構(gòu)的完整性，在本書開頭增加了一些如軟件安裝、流水燈等基礎(chǔ)案例章節(jié)。對(duì)于已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò) STM32 HAL 庫(kù)開發(fā)的讀者，可以直接略過(guò)這些基礎(chǔ)知識(shí)，跳到第 7 章開始電機(jī)控制方面的學(xué)習(xí)。
作為一本講述如何使用 STM32 驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的教材，本書盡量減少理論方面的講解，尤其避免了照搬芯片手冊(cè)和技術(shù)文檔的做法，而是以實(shí)際案例的形式，將 STM32 的開發(fā)知識(shí)融入實(shí)際的控制項(xiàng)目當(dāng)中。本書提供了完整的機(jī)器人控制板的原理圖、PCB 和源代碼，并在書中基于這些案例進(jìn)行分析。學(xué)習(xí)完本書后，讀者可以依照書中的原理圖定制實(shí)現(xiàn)自己的機(jī)器人控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所學(xué)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用。
近些年，隨著 STM32 的日益廣泛應(yīng)用，STM32 工程師崗位的需求也越來(lái)越多，但是學(xué)習(xí) STM32 與學(xué)習(xí)傳統(tǒng)的單片機(jī)的方法并不相同，這主要是因?yàn)?STM32 的庫(kù)函數(shù)，在提供了巨大方便的同時(shí)，也會(huì)讓學(xué)習(xí)者進(jìn)入 不知所以然 的境地。所以， 通過(guò)開發(fā)一套控制機(jī)器人的系統(tǒng)， 采用 STM32 的知識(shí)從無(wú)到有地搭建一套系統(tǒng)，就可以非常高效地掌握相關(guān)知識(shí)，滿足相關(guān)崗位就業(yè)的要求。
本書采用了 HAL 庫(kù)開發(fā)方式，主要的編程環(huán)境是 Keil MDK（后文簡(jiǎn)稱 MDK） STM32CubeMX（后文簡(jiǎn)稱 MX）。MX 是一個(gè)全面的軟件平臺(tái)，包括 ST 產(chǎn)品的每個(gè)系列。MX 是由意法半導(dǎo)體公司（后文簡(jiǎn)稱 ST 公司或 ST）原創(chuàng)倡議，旨在減少開發(fā)負(fù)擔(dān)、時(shí)間和費(fèi)用，為開發(fā)者提供輕松的開發(fā)體驗(yàn)。本書內(nèi)容覆蓋了 STM32 全系列，其中 STM32CubeMX 是上位機(jī)配置軟件，可以根據(jù)使用者的選擇生成底層初始化代碼。硬件抽象層（HAL）是 MX 配套的庫(kù)，HAL 庫(kù)屏蔽了復(fù)雜的硬件寄存器操作，統(tǒng)一了外設(shè)的接口函數(shù)（包含 USB/ 以太網(wǎng)等復(fù)雜外設(shè)），代碼結(jié)構(gòu)強(qiáng)壯，已通過(guò) CodeSonar 認(rèn)證。同時(shí)，HAL 還集成了廣泛的例程，可以運(yùn)行在ST 公司的開發(fā)板上。
本書配套有獨(dú)立開發(fā)的機(jī)器人控制系統(tǒng)，采用了 STM32F103 芯片。與傳統(tǒng)的單片機(jī)開發(fā)板不同的是，我們將電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊集成在這塊控制系統(tǒng)當(dāng)中，用戶只需要引出接線到電機(jī)插口上即可實(shí)現(xiàn)硬件的組裝，極大地提高了機(jī)器人控制的集成度。
本節(jié)主要內(nèi)容如下 ：
第 1 章是對(duì) HAL 庫(kù)的基本介紹，讀者可以通過(guò)閱讀本章了解 HAL
的相關(guān)信息。
第 2 章是對(duì)軟硬件平臺(tái)的介紹，軟件平臺(tái)主要介紹了 MDK 和 MX 的安裝與配置，其他如串口助手、字模軟件等小軟件由讀者自己去使用即可； 硬件平臺(tái)是獨(dú)立開發(fā)的機(jī)器人控制系統(tǒng)，包括控制板和控制底盤、輪子等。
第 3 章 ~ 第 7 章是對(duì)一些基礎(chǔ)案例的回顧，采用 HAL 庫(kù)開發(fā)方式， 如果讀者已經(jīng)對(duì) STM32 的基礎(chǔ)開發(fā)比較熟悉，可以略過(guò)這些章。
第 8 章 ~ 第 14 章分別介紹了 STM32 定時(shí)器、電機(jī)的控制原理、測(cè)速與運(yùn)動(dòng)控制等，是本書的核心內(nèi)容。
本書的重要目標(biāo)是讓初學(xué)者能夠綜合地運(yùn)用 STM32 知識(shí)做出一件產(chǎn)品。讀者通過(guò)本書的學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)，可以輕松愉快地掌握 STM32 開發(fā)工具以及基本編程方法，學(xué)會(huì)借助于 MX 來(lái)降低項(xiàng)目的開發(fā)復(fù)雜度。
由于時(shí)間倉(cāng)促，編者水平有限，書中難免存在疏漏與不妥之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
編 者
2020 年 2 月
為了更高效地學(xué)習(xí)機(jī)器人的開發(fā)知識(shí)， 我們?cè)O(shè)計(jì)并編寫了相關(guān)的教材，內(nèi)容涉及 C 語(yǔ)言入門、STM32 開發(fā)基礎(chǔ)、STM32 開發(fā)案例、機(jī)器人操作系統(tǒng) ROS 等。這些教材都配有相關(guān)視頻、開發(fā)板以及傳感器等。本書集中介紹的是機(jī)器人的控制系統(tǒng) ：從硬件、軟件兩方面講述如何使用STM32 來(lái)控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。本書是對(duì) STM32 開發(fā)知識(shí)的一次綜合應(yīng)用， 為了知識(shí)結(jié)構(gòu)的完整性，在本書開頭增加了一些如軟件安裝、流水燈等基礎(chǔ)案例章節(jié)。對(duì)于已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò) STM32 HAL 庫(kù)開發(fā)的讀者，可以直接略過(guò)這些基礎(chǔ)知識(shí)，跳到第 7 章開始電機(jī)控制方面的學(xué)習(xí)。
作為一本講述如何使用 STM32 驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的教材，本書盡量減少理論方面的講解，尤其避免了照搬芯片手冊(cè)和技術(shù)文檔的做法，而是以實(shí)際案例的形式，將 STM32 的開發(fā)知識(shí)融入實(shí)際的控制項(xiàng)目當(dāng)中。本書提供了完整的機(jī)器人控制板的原理圖、PCB 和源代碼，并在書中基于這些案例進(jìn)行分析。學(xué)習(xí)完本書后，讀者可以依照書中的原理圖定制實(shí)現(xiàn)自己的機(jī)器人控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所學(xué)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用。
近些年，隨著 STM32 的日益廣泛應(yīng)用，STM32 工程師崗位的需求也越來(lái)越多，但是學(xué)習(xí) STM32 與學(xué)習(xí)傳統(tǒng)的單片機(jī)的方法并不相同，這主要是因?yàn)?STM32 的庫(kù)函數(shù)，在提供了巨大方便的同時(shí)，也會(huì)讓學(xué)習(xí)者進(jìn)入 不知所以然 的境地。所以， 通過(guò)開發(fā)一套控制機(jī)器人的系統(tǒng)， 采用 STM32 的知識(shí)從無(wú)到有地搭建一套系統(tǒng)，就可以非常高效地掌握相關(guān)知識(shí)，滿足相關(guān)崗位就業(yè)的要求。
本書采用了 HAL 庫(kù)開發(fā)方式，主要的編程環(huán)境是 Keil MDK（后文簡(jiǎn)稱 MDK） STM32CubeMX（后文簡(jiǎn)稱 MX）。MX 是一個(gè)全面的軟件平臺(tái)，包括 ST 產(chǎn)品的每個(gè)系列。MX 是由意法半導(dǎo)體公司（后文簡(jiǎn)稱 ST 公司或 ST）原創(chuàng)倡議，旨在減少開發(fā)負(fù)擔(dān)、時(shí)間和費(fèi)用，為開發(fā)者提供輕松的開發(fā)體驗(yàn)。本書內(nèi)容覆蓋了 STM32 全系列，其中 STM32CubeMX 是上位機(jī)配置軟件，可以根據(jù)使用者的選擇生成底層初始化代碼。硬件抽象層（HAL）是 MX 配套的庫(kù)，HAL 庫(kù)屏蔽了復(fù)雜的硬件寄存器操作，統(tǒng)一了外設(shè)的接口函數(shù)（包含 USB/ 以太網(wǎng)等復(fù)雜外設(shè)），代碼結(jié)構(gòu)強(qiáng)壯，已通過(guò) CodeSonar 認(rèn)證。同時(shí)，HAL 還集成了廣泛的例程，可以運(yùn)行在ST 公司的開發(fā)板上。
本書配套有獨(dú)立開發(fā)的機(jī)器人控制系統(tǒng)，采用了 STM32F103 芯片。與傳統(tǒng)的單片機(jī)開發(fā)板不同的是，我們將電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊集成在這塊控制系統(tǒng)當(dāng)中，用戶只需要引出接線到電機(jī)插口上即可實(shí)現(xiàn)硬件的組裝，極大地提高了機(jī)器人控制的集成度。
本節(jié)主要內(nèi)容如下 ：
第 1 章是對(duì) HAL 庫(kù)的基本介紹，讀者可以通過(guò)閱讀本章了解 HAL
的相關(guān)信息。
第 2 章是對(duì)軟硬件平臺(tái)的介紹，軟件平臺(tái)主要介紹了 MDK 和 MX 的安裝與配置，其他如串口助手、字模軟件等小軟件由讀者自己去使用即可； 硬件平臺(tái)是獨(dú)立開發(fā)的機(jī)器人控制系統(tǒng)，包括控制板和控制底盤、輪子等。
第 3 章 ~ 第 7 章是對(duì)一些基礎(chǔ)案例的回顧，采用 HAL 庫(kù)開發(fā)方式， 如果讀者已經(jīng)對(duì) STM32 的基礎(chǔ)開發(fā)比較熟悉，可以略過(guò)這些章。
第 8 章 ~ 第 14 章分別介紹了 STM32 定時(shí)器、電機(jī)的控制原理、測(cè)速與運(yùn)動(dòng)控制等，是本書的核心內(nèi)容。
本書的重要目標(biāo)是讓初學(xué)者能夠綜合地運(yùn)用 STM32 知識(shí)做出一件產(chǎn)品。讀者通過(guò)本書的學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)，可以輕松愉快地掌握 STM32 開發(fā)工具以及基本編程方法，學(xué)會(huì)借助于 MX 來(lái)降低項(xiàng)目的開發(fā)復(fù)雜度。
由于時(shí)間倉(cāng)促，編者水平有限，書中難免存在疏漏與不妥之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
編 者
2020 年 2 月