热风控制系统

这是一个热风控制系统嵌入式项目，基于STM32F1芯片和RT—Thread实时系统开发温度和风速控制。

LICENSE：Apache 2.0

硬件说明

• 主控芯片：方案中采用的STM32F103VET6，512k空间FLASH，64k空间SRAM
• 温度采样：使用MAX6675+K型热电偶方案，MCU使用SPI读取温度
• 电热丝驱动：采用UCC27211+NMOS方案，MCU使用70kHz的PWM控制发热功率
• 风机驱动：MCU出PWM控制全桥来间接控制电机
• 电源：功率部分使用整流桥，信号部分上小功率开关DC-DC

PWM引脚

• 风机

  风机通道号	定时器实例	定时器通道	MCU引脚
  0	htim1	1	E9
  1	htim1	2	E11
  2	htim1	3	E13
  3	htim1	4	E14
  4	htim2	1	A15
  5	htim2	2	B3
  6	htim2	3	B10
  7	htim2	4	B11

• 加热丝

  加热通道号	定时器实例	定时器通道	MCU引脚
  0	htim3	1	B4
  1	htim3	2	B5
  2	htim3	3	B0
  3	htim5	1	A0
  4	htim4	1	D12
  5	htim4	2	D13
  6	htim4	3	D14
  7	htim4	4	D15

UART通信

通信用途	串口实例	RX引脚	TX引脚	说明
FinSH控制台	USART3	D9	D8	见./BSP/uartFinshCharIO.c
上位机通信接口	UART4	C11	C10	见./BSP/uart4Host.c

软件说明

项目文件组织结构

这是一个使用CubeMX配置MCU，使用Keil开发程序的项目

• 项目根
  • Algorithm：算法文件夹
    • PID.c
    • PID.h
  • BSP：板级支持包
    • BSP.h（BSP顶层接口文件）
    • BSPinit.c（BSP初始化定义）
    • PWMdevice.c
    • SPIdevice.c
    • uart4Host.c（服务上位机的uart）
    • uart4Host.h
    • uartFinshCharIO.c（服务FinSH的uart）
    • uartFinshCharIO.h
  • Core：STM32单片机HAL库
  • Drives：基本的Arm驱动文件
  • MDK-ARM：Keil工程文件目录
  • RT-Thread：实时操作系统源文件
  • TASK：用户任务文件夹
    • Host.c（上位机线程）
    • systemHealth.c（系统维护线程）
    • tempCtrl.c（温度控制线程）
    • UI.c（用户控制台服务）
    • windSpeed.c（风速控制线程）
  • HostUI-Qt4Python：上位机程序，使用Qt框架和Python编写
    • dryerV1.py（ui文件生成的界面python文件）
    • dryerV1.ui（Qt设计ui的源文件）
    • main.py（上位机逻辑）
    • sendCommand.py（串口发命令模块）
  • dryerV1.ioc：CubeMX工程文件
  • LICENSE：权限文件
  • README.md：项目说明文件

重要的文件分别在Algorithm、BSP和TASK三个文件夹中，用途不做赘述

上位机通信

本项目采用的通信帧结构为：

• 上位机命令帧（方向：上位机->本地）

  序号	变量名	数据类型	备注
  1	head	uint8_t	数据帧头，固定为0xA9：1010 1001
  2	command	unsigned char	命令
  3	arg_1	uint16_t	参数1，长度16bit
  4	arg_2	uint16_t	参数2，长度16bit
  5	tail	uint8_t	数据帧尾，固定为0xA6：1010 0110

  帧结构实现为：

  typedef struct{
  uint8_t head; // 帧头（固定为0xA9：1010 1001）
  unsigned char command;   // 命令符号
  uint16_t arg_1;     // 参数1
  uint16_t arg_2;     // 参数2
  uint8_t tail; // 帧尾（固定为0xA6：1010 0110）
  }hostCommand;

• 本地状态帧（方向：本地->上位机）

  序号	变量名	数据类型	备注
  1	head	uint8_t	数据帧头，固定为0xA9：1010 1001
  2	status	uint8_t	状态码
  3	duty	uint16_t [16]	8个电机通道+8个温度加热通道占空比数值
  4	temp	uint16_t [8]	8个温度检测通道数据
  5	tail	uint8_t	数据帧尾，固定为0xA6：1010 0110

  typedef struct{
  uint8_t head; // 帧头（固定为0xA9：1010 1001）
  uint8_t status;     // 状态码
  uint16_t duty[16];  // 各通道占空比
  uint16_t temp[8];   // 各通道温度
  uint8_t tail; // 帧尾（固定为0xA6：1010 0110）
  }localMsg;

上位机命令

本项目支持的上位机命令有：

命令	ASCII码	参数1	参数2	备注
更新电机PWM占空比	M	通道号	占空比	占空比数值范围0~1000，对应0.0%~100.0%
更新加热丝PWM占空比	R	通道号	占空比	占空比数值范围0~1000，对应0.0%~100.0%
更新目标温度值	T	通道号	温度值（°C）	目标温度值支持精度为1°C
紧急停止	S	None	None	发送该命令将停止设备所有的功率输出
开始工作	K	None	None	发送该命令后，建议发送各个通道的PWM设置命令
刷新状态值	U	None	None	发送该命令后设备将立即发送所有的最新状态值回来

上位机运行

• 本上位机使用Python编写，所以可使用pip3直接安装依赖包：

  pip install PyQt5
  pip install pyqt5-tools

• UI界面设计文件dryerV1.ui可使用Qt Designer打开

• 设计好的文件转换为py文件

  pyuic5 dryerV1.ui -o dryerV1.py

• 在main.py中可按需要修改逻辑

• 直接跑python3 main.py就可了