【Robomaster】电控入门手册

0 电控介绍

0.1 电控学习内容

电控组主要负责的是机器人的控制，包括嵌入式开发、通信、电机选型与驱动以及控制算法等。目前我队主要使用的主控芯片型号是STM32F4系列，编程语言为C，硬件外设为HAL库。

0.2 物资准备

预备物资：
可以自行购买，薪火培训时也会发放。

1 C语言学习

1.1 学习资料

C语言是理工科的大学必修课，也是电控方向的基础，因为目前C语言是基于单片机的嵌入式开发的主要语言。
IDE：Dev C++（仅作C/C++学习使用，后期开发会更换IDE）。
慕课链接：
https://www.imooc.com/learn/249
博客链接：
https://blog.csdn.net/qq_23079443/article/details/81108901

以上给出的博客是和慕课配套的，我们在”1.2 学习规划“中，对整篇博客进行了参考性的分解，每一个Step大约可用3天完成，按照计划同步学习慕课和博客，完成相关练习，C语言的基础入门就差不多完成了。
补充资料：强烈推荐浙江大学翁恺老师的《C语言程序设计》和《C语言程序设计进阶》，讲解清晰细致，习题量和难度也适中，在中国大学mooc、网易云课堂等主流中文mooc网站均能找到。

1.2 学习规划

1.2.1 基础

1. C语言概览。重点看规范文档，掌握各种语句和数据类型（第1~2章）。
2. 了解各种运算符（第3章）。
3. 学习顺序、选择、循环 3种基本程序结构，掌握if-else、for、while、do-while、switch-case、break、continue等语句的用法，goto有所了解即可（第4章）。

1.2.2 函数

1. 自创函数+参数类型+返回值（5.1~5.6章节）。
2. 局部与全局变量+变量存储类型+递归函数+内外部函数（5.7~5.13章节）。
3. 多做练习，熟练使用函数简化程序，降低模块耦合度。

1.2.3 数组

1. 学习遍历数组并实现简单应用（6.1~6.5章节）。
2. 字符串与数组处理（6.6~6.8章节）。
3. 多维数组应用和练习（6.9~6.12章节）。

1.2.4 进阶

1. 了解指针及其应用。
2. 了解结构体、链表等结构。
3. 如有余力，可以学习一点点数据结构与算法。

2 Arduino培养方案

2.1 Arduino简介

Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台。有同名的开发环境Arduino，库函数丰富且实用，不必完全了解原理也可以快速上手做项目，非常适合新手入门单片机。我们希望通过短期的教程，让大家掌握点灯、流水灯、呼吸灯、模拟输入、中断、串口通信等基本操作，以及PWM等基本原理，体验开发过程。

2.2 学习资料

本方案”2.3 学习规划“中主要使用https://www.cirmall.com/circuit/2937#/details这套Arduino入门教程，目录如下图所示。

补充资料：

1. w3cschoo的arduino教程，文档风格的目录，博客风格的叙述，合适入门：https://www.w3cschool.cn/arduino/
2. Arduino中文社区：https://www.arduino.cn/forum.php
3. CSDN，中文IT技术社区，干货不少，不仅仅是arduino，遇到各种技术问题都可以试着搜索一下：https://www.csdn.net/
4. 与非网：https://www.eefocus.com/?utm_campaign=dianzixinxigang&utm_medium=navi&utm_source=cirmall&utm_content=eefocus&utm_term=eefocus
5. 百度、谷歌、b站（视频教程）、有道词典（看文档/代码时查单词）等工具，熟练使用搜索引擎是非常重要的技能。

2.3 学习规划

以下每个模块大约用3天时间可以完成，主要参考”2.2 学习资料“中给出的《Arduino入门教程》。

2.3.1 点灯

1. 安装软件。
2. 阅读以下材料，了解基础知识。
   Arduino 菜鸟通俗版解读系列（1）数字接口／模拟接口
   https://www.jianshu.com/p/839e8f58335c
   Arduino菜鸟通俗版解读系列（2）数字接口／模拟接口
   https://www.jianshu.com/p/db31d92689af
   Arduino菜鸟通俗版解读系列（3）库
   https://www.jianshu.com/p/9ea91a63181f
   《Arduino程序设计基础》函数参考文档（简要浏览即可，不需要完全记住）
   http://wiki.arduino.cn/?file=home-首页
   Arduino各开发板的比较
   https://www.arduino.cn/thread-42417-1-1.html
3. 阅读《Arduino入门教程》中的（1）~（3）篇，并完成这3个实验。

2.3.2 中断

1. 按键开关控制：阅读《Arduino入门教程（4）》，完成互动交通信号灯。
2. 体验外部中断：阅读博客《各种Arduino外部中断程序》，链接为https://blog.csdn.net/qq_35576988/article/details/55001384，并完成博客中的示例。
3. 体验定时器中断：阅读博客《Arduino定时器中断 外部中断》，链接为https://blog.csdn.net/qq_39591322/article/details/89155079。

2.3.3 PWM/模拟输入

1. 体验PWM：阅读《Arduino入门教程（5）》，完成呼吸灯实验。
2. 了解PWM原理：阅读以下博客。
   Arduino笔记3·PWM的原理和效果
   https://www.orgleaf.com/3137.html
   Arduino系列教程之 – PWM的秘密
   https://blog.csdn.net/xuanyuanlei1020/article/details/49902779
3. 学习模拟输入：阅读以下资料，并按步骤完成实验。
   Arduino笔记2：模拟信号输入及实例（关于SerialChart的部分可以不看）
   https://www.orgleaf.com/3049.html
   Arduino内置教程-模拟-模拟输入（原理图不作要求https://www.ncnynl.com/archives/201607/336.html）

2.3.4 串口通讯

1. 阅读以下材料并完成实验，了解一些关于通信的基础知识。
   Arduino基础入门篇23—串口通讯
   https://blog.csdn.net/TonyIOT/article/details/82848062
   Arduino菜鸟通俗版解读系列（4）串口通信—USART
   https://www.jianshu.com/p/28ad2e68d7be
   Arduino菜鸟通俗版解读系列（7）串行通信，串口通信，波特率
   https://www.jianshu.com/p/d805edf60815

3 STM32培养方案

3.1 STM32简介

STM32是加入机器人队后主要使用的开发板，它拥有比Arduino更强大的性能。STM32的学习是本次培训计划的重点和难点，之前C语言和Arduino的学习即是为STM32的学习作铺垫。

3.2 学习资料

前期主要依靠”微雪课堂“、洋桃视频等，后期更多依赖开发手册和CSDN论坛。
微雪课堂STM32CubeMX系列教程：
https://www.waveshare.net/study/article-629-1.html
洋桃电子：
https://www.bilibili.com/video/BV1MW411q7Jn?from=search&seid=8564727660527860260
硬石开发手册：
https://download.csdn.net/download/weixin_45839498/12350816?utm_source=bbsseo
补充资料：b站搜索正点原子、野火的stm32视频教程。

3.3 安装教程

3.3.1 CubeMX

我们会先用CubeMX生成基础的工程，并在此基础上编写自己的代码。CubeMX安装教程可查看链接：https://blog.csdn.net/ybhuangfugui/article/details/52225736

3.3.2 Keil MDK5

请按如下顺序安装：

1. 安装MDK-523.exe
2. 安装Keil.STM32F1xx_DFP.1.1.0.pack和Keil.STM32F4xx_DFP.2.12.0.pack
3. 使用破解机破解keil
4. 安装STLINK驱动
5. 安装JLINK驱动（即文件Setup_JLink_V496.exe）

3.4 学习规划

以下每个模块大约可用3天时间完成。

3.4.1 点灯/中断

1. 阅读以下内容，学习嵌入式开发所需的c语言基础。
   关于嵌入式开发的C语言基础总结
   https://blog.csdn.net/m0_37697335/article/details/79515389
   洋桃视频前6步，链接在”3.2 学习资料“中给出。
2. 点亮第一盏灯，可参考以下视频（视频来源于某位不愿透露姓名的dalao扬神）。
   https://www.bilibili.com/video/av26331717
3. 体验按键的外部中断：
   （1）基础任务：使用按键的外部中断控制LED灯，使得按一下按键https://blog.csdn.net/huazhen1234/article/details/44985071LED灯亮灭3次；
   （2）进阶任务：在面包板和LED灯的外设下，做一个依次亮灭的流水灯。
   可参考以下资料：
   微雪课堂的GPIO和外部中断篇（重点看CubeMX的配置和生成代码，对于优先级、寄存器参数、汇编底层可以只有个大概的了解，链接在”3.2 学习资料“中给出）
   硬石开发手册（浏览相关内容即可）

3.4.2 定时器/PWM

1. 阅读微雪课堂的基本定时器篇，并按步骤完成实验，通过定时器中断控制LED灯闪烁，间隔1s。
2. 硬件生成PWM呼吸灯：
   （1）基础任务：使LED灯每3秒呼吸一次；
   （2）进阶任务：完成依次亮灭的流水灯，但以呼吸灯的形式亮灭。
   可参考以下资料：
   微雪课堂的PWM篇（重点看配置和代码）
   扬神的示例视频
   https://www.bilibili.com/video/av29353267/?p=2
   补充资料：定时器模拟产生PWM也可以实现呼吸灯，可参考下面这篇博客。
   STM32学习笔记一（LED，跑马灯，呼吸灯）https://blog.csdn.net/huazhen1234/article/details/44985071

3.4.3 串口通讯

1. 了解串口通信，利用之前的按键中断发送中断信号，并将收到的信息通过串口发送给电脑，可参考以下资料。
   STM32 USART同步异步串行通讯
   https://wenku.baidu.com/view/5cc4dc75e87101f69e3195f1.html?tdsourcetag=s_pcqq_aiomsg&qq-pf-to=pcqq.c2c
   微雪课堂的串行通信篇（按照教程操作即可，主要熟悉串口的发送接收函数，以及中断函数）

3.4.4 （拓展）I2C

1. 了解STM32 io口模式。
   STM328种IO口模式区别
   https://blog.csdn.net/li707414287/article/details/104579505
2. 了解I2C通讯协议。
   I2C通讯协议介绍
   https://blog.csdn.net/weixin_34044273/article/details/92024131
3. 直观上了解读写流程。
   I2C总线和SPI总线
   https://blog.csdn.net/u010667082/article/details/47039951
4. I2C不但可以用硬件生成，也可以用软件模拟。尝试用I2C读取MPU6050的数据，并利用串口将数据发送给电脑，可参考以下资料：
   微雪课堂的I2C篇（硬件生成参考）
   IIC协议解释（软件模拟参考）
   https://blog.csdn.net/cheerk/article/details/80542332
   STM32 IO口模拟I2C+驱动MPU6050
   https://blog.csdn.net/Zach_z/article/details/75331275

3.4.5 （拓展）SPI

1. 可参考微雪课堂、开发手册，以及以下博客。
   【STM32】SPI的基本原理、库函数（SPI一般步骤）
   https://blog.csdn.net/qq_38410730/article/details/80318821
   STM32—cubeMX+HAL库的SPI接口使用
   https://blog.csdn.net/u014470361/article/details/79015712

3.4.6 （拓展）CAN

1. 可参考微雪课堂、开发手册，以及以下博客。
   CAN通信详解
   https://blog.csdn.net/hanchaoman/article/details/70059072
   stm32的can总线理解及应用——程序对应stm32f103系列
   https://blog.csdn.net/qq_29413829/article/details/53230716
   使用STM32F103做CAN的收发通信
   https://blog.csdn.net/qq_36355662/article/details/80607453
   STM32 CAN总线说明
   https://blog.csdn.net/windows260/article/details/51138072
   CAN通讯总结-基于STM32
   https://blog.csdn.net/u010183728/article/details/80857127
   STM32 CAN 过滤器、滤波屏蔽器配置总结
   https://blog.csdn.net/u012587637/article/details/52032630

4 （拓展）RM电控入门

可参考扬神的Robomaster电控入门系列博客。
https://www.cnblogs.com/sasasatori/p/11582006.html