尚硅谷嵌入式之两轮平衡车项目

后端开发

课程简介

解决的核心问题：如何从底层驱动到算法落地构建一个稳定的自平衡系统两轮平衡车项目是嵌入式开发中极具代表性的综合实战案例，它涵盖了控制理论、硬件驱动、实时系统调度以及系统集成等多个关键环节。这门课程聚焦于解决“如何让两个轮子的车在静态和动态下保持直立平衡”这一核心工程问题。初学者往往面临理论懂但代码写不出、或者代码能跑但系统不稳定难以调参的困境。本项目通过完…

已有 15 人浏览发布 2026-03-01 更新 2026-09-30

解决的核心问题：如何从底层驱动到算法落地构建一个稳定的自平衡系统

两轮平衡车项目是嵌入式开发中极具代表性的综合实战案例，它涵盖了控制理论、硬件驱动、实时系统调度以及系统集成等多个关键环节。这门课程聚焦于解决“如何让两个轮子的车在静态和动态下保持直立平衡”这一核心工程问题。初学者往往面临理论懂但代码写不出、或者代码能跑但系统不稳定难以调参的困境。本项目通过完整的分层架构设计，将复杂的车控逻辑拆解为可复用、可测试的独立模块，帮助开发者建立从需求分析到软硬件联调的闭环工程能力。

适合人群与前置基础要求

本课程适合已经掌握 C 语言基础、了解单片机基本原理（如 GPIO、中断、定时器基本概念）并有初步动手经验的开发者。如果你熟悉 STM32 或其他主流 MCU 的基本外设使用，并能阅读简单的数据手册，将能更好地吸收课程内容。不需要深厚的控制理论背景，因为课程会从 PID 算法原理入手进行讲解；也不需要复杂的 PCB 设计能力，重点在于固件软件层面的实现与调优。

学习路径建议：从理论梳理到模块驱动，再到系统整合

建议学习顺序严格遵循课程目录的逻辑递进：首先深入理解 PID 算法及其在平衡控制中的数学意义，这是后续调试的参数基础；接着学习 FreeRTOS 的多任务调度机制，明确平衡计算、电机控制、传感器读取之间的时序关系；然后重点攻克动力模块和角度计算模块的驱动层代码，包括 TB6612 电机驱动、霍尔编码器读取及 MPU6050 姿态解算；最后在分层架构中完成各模块的集成与整体测试。整个过程强调“先理论、后驱动、再系统”的工程思维，确保每个子系统都能独立验证后再合并。

学完目标与资料配合方式

完成本门课程后，你将能够独立搭建基于 MCU 的两轮自平衡车控制系统，具备从零开始移植 RTOS、编写传感器驱动、实现闭环 PID 控制以及进行软硬件联调调试的能力。所涉及的模块化代码结构（如动力模块、传感模块、任务层）可直接迁移到其他机器人的开发中。建议边看课程视频边在开发板上复现代码，重点关注 PID 参数整定过程和 FreeRTOS 任务切换的实际效果，通过实际运行结果反向验证理论理解，从而真正内化为可落地的工程技能。

课程目录：

01.两轮平衡车项目简介
02.项目总体概述
03.硬件概述
04.PID算法的理解
05.PID算法总结梳理
06.分层架构&创建初始工程
07.移植FreeRTOS
08.动力模块_前置知识_电机驱动芯片09.动力模块_前置知识_霍尔编码器
10.动力模块_前置知识_定时器编码器模式
11.动力模块_驱动层_定时器pwm模式初始化
12.动力模块_硬件层_TB6612驱动
13.动力模块_测试输出控制电机
14.动力模块_驱动层_编码器模式配置
15.动力模块_配置打印到串口&测试编码器
16.角度计算_前置知识_MPU6050介绍
17.角度计算_IIC驱动&MPU6050驱动读写函数
18.角度计算_MPU6050初始化编码1
19.角度计算_MPU6050初始化编码2
20.角度计算_MPU6050读取传感器数据
21.角度计算_MPU6050测试读取六轴数据
22.角度计算_计算角度的方案分析
23.角度计算_计算角度编码&测试
24.显示模块_ADC驱动编码
25.显示模块_测试ADC采集电池电压
26.显示模块_OLED厂商驱动&SPI驱动移植
27.显示模块_修改OLED驱动&测试
28.显示模块_显示需要的数据
29.姿态控制_PID设计方案
30.姿态控制_PID算法编码实现
31.姿态控制_PID控制编码实现
32.任务调度_FreeRTOS任务配置
33.PID调参_直立环参数调试
34.PID调参_速度环参数调试
35.PID调参_转向环参数调试
36.无线遥控_蓝牙ECB01简介&移植USART2驱动
37.无线遥控_测试蓝牙AT指令
38.无线遥控_前后控制编码&测试
39.无线遥控_左右转向编码&测试
40.HAL方式_创建工程&配置驱动层
41.HAL方式_硬件接口层移植修改
42.HAL方式_硬件接口层_OLED修改&告警解决
43.HAL方式_中间层FreeRTOS修改
44.HAL方式_应用层移植修改
45.HAL方式_编码器计数方式修改&串口2接收修改
46.HAL方式_初始化硬件&测试小车功能
47.总结_PID参数细调思路
48.总结_项目串讲

课程目录

01.两轮平衡车项目简介
02.项目总体概述
03.硬件概述
04.PID算法的理解
05.PID算法总结梳理
06.分层架构&创建初始工程
07.移植FreeRTOS
08.动力模块_前置知识_电机驱动芯片
09.动力模块_前置知识_霍尔编码器
10.动力模块_前置知识_定时器编码器模式
11.动力模块_驱动层_定时器pwm模式初始化
12.动力模块_硬件层_TB6612驱动
13.动力模块_测试输出控制电机
14.动力模块_驱动层_编码器模式配置
15.动力模块_配置打印到串口&测试编码器
16.角度计算_前置知识_MPU6050介绍
17.角度计算_IIC驱动&MPU6050驱动读写函数
18.角度计算_MPU6050初始化编码1
19.角度计算_MPU6050初始化编码2
20.角度计算_MPU6050读取传感器数据
21.角度计算_MPU6050测试读取六轴数据
22.角度计算_计算角度的方案分析
23.角度计算_计算角度编码&测试
24.显示模块_ADC驱动编码
25.显示模块_测试ADC采集电池电压
26.显示模块_OLED厂商驱动&SPI驱动移植
27.显示模块_修改OLED驱动&测试
28.显示模块_显示需要的数据
29.姿态控制_PID设计方案
30.姿态控制_PID算法编码实现
31.姿态控制_PID控制编码实现
32.任务调度_FreeRTOS任务配置
33.PID调参_直立环参数调试
34.PID调参_速度环参数调试
35.PID调参_转向环参数调试
36.无线遥控_蓝牙ECB01简介&移植USART2驱动
37.无线遥控_测试蓝牙AT指令
38.无线遥控_前后控制编码&测试
39.无线遥控_左右转向编码&测试
40.HAL方式_创建工程&配置驱动层
41.HAL方式_硬件接口层移植修改
42.HAL方式_硬件接口层_OLED修改&告警解决
43.HAL方式_中间层FreeRTOS修改
44.HAL方式_应用层移植修改
45.HAL方式_编码器计数方式修改&串口2接收修改
46.HAL方式_初始化硬件&测试小车功能
47.总结_PID参数细调思路
48.总结_项目串讲