原创 【兆易创新RISC-V开发板评测】开发板控制机械臂

1 背景
新年伊始，不期而至的新冠肺炎让一切工作和生活发生了巨大改变，到现在也不知道本篇评测报告的完成是因此提前还是推后。GD32VF103V_EVAL开发板单独引出了MCU可用的IO口，几乎具备了所有的MCU包含的功能，可以处理控制具备相应IO口的器件，比如机械手臂机器人。机械手臂机器人可以提高生产的自动化水平，减轻劳动强度，保证产品质量，实现安全生产，特别是在恶劣的工作环境中，机器人可以代替人进行工作，意义更为重大。以下内容将简要阐述GD32VF103V_EVAL开发板控制THIRS-1型机械臂的开发流程。
2硬件系统
THIRS-1型机械臂有两种工作模式，本地模式和遥控模式。这里选择采用遥控模式，用RS232串口接收控制字节，根据控制协议，控制机械臂上的舵机。GD32VF103V_EVAL开发板则根据5向按键的状态，确定舵机的工作状态，然后通过RS232串口，根据对应的控制协议，发送控制字节。因此将开发板的RS232串口与机械臂上的RS232串口相连即可完成硬件系统搭建，如图1所示。

图1 硬件系统

3 软件系统

3.1 软件流程设计
根据GD32VF103V_EVAL开发板控制THIRS-1型机械臂的需求，软件流程图如图2所示。

图2 软件流程图

3.2开发环境搭建
开发板的文档有中英文两种，方便国人阅读。开发板的开发环境使用的是芯来科技的NucleiStudio IDE，该IDE也是基于一个开源项目Eclipse，官方已经配置好了一切，无需用户再行设置。开发环境和相关手册可以到https://www.riscv-mcu.com/quickstart-quickstart-index-u-GD32VF103C-START.html下载。
NucleiStudio IDE是一个免安装的软件，下载后直接解压到某个目录下即可直接运行。需要注意的是，NucleiStudio IDE是基于Java环境运行的，所以需要安装JDK运行环境，并正确配置好系统环境变量。

3.3新建工程
双击NucleiStudio_IDE_201909\NucleiStudio目录下的eclipse.exe运行NucleiStudio IDE，在首次运行的时候需要选择一个默认的工作路径。接下来创建一个工程，点击菜单栏File->New->C/C++ Project，界面如图3所示。

图3 新建C/C++ 工程
随后选择C Managed Build选项，然后点击Next。在弹出的C Project对话框中，输入Proejct Name，选择Project Type为Executable项下的GigaDevice RISC-V C Project，Toolchains为RISC-V Cross GCC，点击Next。在弹出的Project settings对话框中，选择MCU型号：GD32V103，点击Next。在弹出的Project settings对话框中，使用默认选项，点击Next。在弹出的Select Configurations对话框中，点击Select all，点击Next。在弹出的GNU RISC-V Cross Toolchain对话框中，使用默认选项，点击Finish。
在点击Finish后需要稍等片刻，一个最小工程就创建完成，该工程可以下载到开发板实现LED流水灯功能，创建后工程目录结构如图4所示。

图4 新建工程及main.c
开发板提供的例程如图5所示。

图5 开发板例程
其中02_GPIO_Key_Polling_mode是针对5向按键的工程文件，04_USART_Printf是实现串口通信的工程文件，可以从两个工程中main.c中复制相关代码加以利用，实现图2所示的软件流程。
需要说明的是，如何修改串口通信的参数设置，例程02中有函数gd_eval_com_init，可以在gd_eval_com_init上右击，选择Open Declaration，即可打开串口设置的代码段，如图6所示。默认波特率为usart_baudrate_set(com, 115200U);可以根据实际要求加以改变，其他设置根据通信协议无需更改。

图6 打开串口通信设置

4 测试
按照硬件系统设计要求实现硬件连接，根据软件流程完成程序编辑，编译并下载后，看到机械臂可以按照5向按键的操纵实现方位和俯仰的动作，如图7所示以及相关视频。

图7开发板控制机械臂

视频连接：https://kphshanghai.m.chenzhongtech.com/fw/photo/3x8y79bjnvikdd4?fid=1732745948&cc=share_wxms&groupName=E_2_181030224916592_G_1&appType=21&docId=34&photoId=3x8y79bjnvikdd4&shareId=119520801782&shareToken=X5dUOXkJlfQx_-9u3zlOQr0mM27w&userId=3xqqzrkiyhrg53s&shareType=2&et=×tamp=1580396001694

5 总结　
　　新建工程创建过程很简单，向导很清楚，容易上手。生成的工作目录划分清楚，代码清晰。不足的是首次创建的时间、编译的时间、下载的时间有点长，开发过程中有关函数原型说明等资料较少，网络搜索的结果也很少有帮助，对单片机以及c语言编程较熟悉的工程师来说能较快加以解决，但不太适合初学者的入门。之后如能有更多时间和精力，计划用开发板做一个简易的示波器或频谱仪。