MSPM0开发学习笔记：二维云台画图（2025电赛 附源代码及引脚配置）

前言

今年的电赛（2025），很多题都与云台相关，因此为备战电赛，博主这边也是准备了一个由两个42步进电机驱动的云台并提前进行调试，避免赛题出来之后手忙脚乱的，这边的两个42步进电机采用同一个驱动模块进行驱动（D36A）,主控肯定采用MSPM0G3507。然后3D打印了一个二维云台的结构并进行组装。本章博客主要是讲这个云台进行绘图的思路以及代码。激光还没有安装上去，目前只是云台的循迹代码

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如果无法很好的复现博客里的代码，可以私信作者博取源代码，电赛期间都在线

一、硬件选择

主控：MSPM0G3507
驱动：D36A双路步进电机驱动
电机：42步进电机*2

二、硬件连线

硬件连线部分在上一篇博客里面已经说过了，可以直接去上一篇里面看，这边附上链接
MSPM0开发学习笔记：D36A驱动的42步进电机二维云台（2025电赛 附源代码及引脚配置）

三、软件代码

软件部分采用C语言实现，IDE采用keil，基于逐飞库进行编写
这边先进行一下简单的参数说明，便于理解后面的思路

参数	含义以及作用
current_x	目前的X坐标
current_y	目前的Y坐标
target_x	需要移动到的X坐标
target_y	需要移动到的Y坐标
move_x	需要移动的X距离
move_y	需要移动的Y距离
point_count	绘制圆形时候的点数

驱动—电机

代码实现如下：

函数一：限幅函数

#define MAX_ANGLE_X  1000.0f   
#define MIN_ANGLE_X -1000.0f   
#define MAX_ANGLE_Y  1000.0f  
#define MIN_ANGLE_Y -1000.0f  float limit_angle(float angle, float min, float max) {if (angle < min) return min;if (angle > max) return max;return angle;
}

函数二：激光云台绘制正方形

// Function to draw a square trajectory
// Parameters:
//   x_len - length of the square's X-axis dimension
//   y_len - length of the square's Y-axis dimension
//   MOVE_SPEED - speed of movement between points
void draw_square(int x_len, int y_len, int MOVE_SPEED) {// Structure to store X and Y angle coordinatestypedef struct {float x_angle;  // X-axis angle positionfloat y_angle;  // Y-axis angle position} Point;// Invert Y-axis length (likely for coordinate system adjustment)y_len = y_len * -1;// Calculate half-lengths for easier coordinate calculationfloat x_len_2 = x_len / 2;float y_len_2 = y_len / 2;// Define square vertices relative to origin (0,0)// Coordinates form a square shape when connected sequentiallyPoint square_points[] = {{-1 * x_len_2, y_len_2},    // Top-left corner{x_len_2, y_len_2},         // Top-right corner{x_len_2, -1 * y_len_2},    // Bottom-right corner{-1 * x_len_2, -1 * y_len_2},// Bottom-left corner{-1 * x_len_2, y_len_2},    // Back to top-left to close the square{0.0f, 0.0f}                // Final point: return to origin};// Calculate total number of points in the square trajectoryuint8 point_count = sizeof(square_points) / sizeof(Point);  // Initialize current position at origin (0,0)float current_x = 0;float current_y = 0;// Move to each defined point in sequencefor (uint8 i = 0; i < point_count; i++) {// Ensure target angles stay within allowed rangefloat target_x = limit_angle(square_points[i].x_angle, MIN_ANGLE_X, MAX_ANGLE_X);float target_y = limit_angle(square_points[i].y_angle, MIN_ANGLE_Y, MAX_ANGLE_Y);// Calculate relative movement from current position to targetfloat move_x = target_x - current_x;float move_y = target_y - current_y;// Update current position to target coordinatescurrent_x = target_x;current_y = target_y;// Send movement command to both axesd36a_set_angle_both(move_x, move_y, MOVE_SPEED);// Pause 300ms after reaching each pointsystem_delay_ms(300);}// Pause 2 seconds after completing the squaresystem_delay_ms(2000);
}

一、函数定义：draw_square函数接收三个参数，分别是正方形的 X 轴长度（x_len）、Y 轴长度（y_len）和移动速度（MOVE_SPEED）。
二、数据结构：定义了Point结构体用于存储坐标点的 X 和 Y 角度值。
三、坐标处理：
1、将 Y 轴长度取负值（为了调整坐标系方向）
2、计算半长（x_len_2, y_len_2），用于确定正方形顶点坐标
3、坐标定义：定义了正方形的 4 个顶点坐标和原点（0,0）坐标以中心点为原点，通过半长计算得出四个顶点位置
4、最后回到一个点 (0,0) 用于回到起点
四、绘制逻辑：
1、遍历所有定义的坐标点
2、对每个目标点进行角度限制（通过limit_angle函数确保在有效范围内）
3、计算当前位置到目标点的移动量
4、调用d36a_set_angle_both函数移动到目标点（同时设置 X 和 Y 方向角度）
5、每个点移动后延迟 300 毫秒，绘制完成后延迟 2000 毫秒

函数三：激光云台绘制圆形

// Function to draw a circle trajectory
// Parameters:
//   r - radius of the circle
//   MOVE_SPEED - speed of movement between points
//   point_count - number of points to use for drawing the circle (more = smoother)
void draw_circle(int r, int MOVE_SPEED, const uint8 point_count) {// Structure to store X and Y angle coordinatestypedef struct {float x_angle;  // X-axis angle positionfloat y_angle;  // Y-axis angle position} Point;// Array to store circle points (extra element to close the loop)Point circle_points[point_count + 1];  // Calculate coordinates for each point on the circlefor (uint8 i = 0; i < point_count; i++) {// Convert angle from degrees to radians (full circle = 2π radians)float rad = 2 * 3.1415926f * i / point_count;// Calculate X and Y positions using trigonometric functions// cosine for X-axis, sine for Y-axis to form circular pathcircle_points[i].x_angle = r * cosf(rad); circle_points[i].y_angle = r * sinf(rad);  }// Close the circle by duplicating the first point as the last pointcircle_points[point_count] = circle_points[0];// Initialize current position at origin (0,0)float current_x = 0.0f;  float current_y = 0.0f; // Move to each calculated point in sequencefor (uint8 i = 0; i <= point_count; i++) {// Ensure target angles stay within allowed rangefloat target_x = limit_angle(circle_points[i].x_angle, MIN_ANGLE_X, MAX_ANGLE_X);float target_y = limit_angle(circle_points[i].y_angle, MIN_ANGLE_Y, MAX_ANGLE_Y);// Calculate relative movement from current position to targetfloat move_x = target_x - current_x;float move_y = target_y - current_y;// Update current position to targetcurrent_x = target_x;current_y = target_y;// Send movement command to both axesd36a_set_angle_both(move_x, move_y, MOVE_SPEED);// Optional delay between point movements// system_delay_ms(10);}// Return to origin (0,0) after completing the circlefloat target_x = 0;float target_y = 0;// Calculate movement from last circle point to originfloat move_x = target_x - current_x;float move_y = target_y - current_y;// Update current position to origincurrent_x = target_x;current_y = target_y;// Send final movement command to return to origind36a_set_angle_both(move_x, move_y, MOVE_SPEED);// Pause for 2 seconds after completing the circlesystem_delay_ms(2000);  
}

通过三角函数（X 轴用余弦、Y 轴用正弦）计算圆周上指定数量的点的坐标，这些点基于圆周的等角度增量分布。函数会按顺序在这些点之间移动（带速度控制），同时确保角度在有效范围内；通过回到第一个点来闭合圆形轨迹，最后返回原点，结束时短暂暂停。点的数量越多，绘制的圆越平滑。
以下是函数中涉及的公式：

1. 弧度计算（将圆周等分为指定数量的点）
   $$\text{rad}=2\times \pi \times \frac{i}{\text{point\_count}}$$
   其中，$i$ 为当前点的索引（0 到 point_count-1），$\text{point\_count}$ 为圆周上的总点数，$\text{rad}$ 为对应角度的弧度值。
2. X轴坐标计算
   $$x\_angle=r\times \cos (\text{rad})$$
   其中，$r$ 为圆的半径，$\cos (\text{rad})$ 为弧度对应的余弦值。
3. Y轴坐标计算
   $$y\_angle=r\times \sin (\text{rad})$$
   其中，$\sin (\text{rad})$ 为弧度对应的正弦值。

四、总结

这边给的都是一些简单图形的绘制代码，但是思路都是通用的，复杂图形也可以复用这一套逻辑。大家参考参考就好

如果无法很好的复现博客里的代码，可以私信作者博取源代码，电赛期间都在线