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本课程属于：045-STM32机器人运动学 嵌入式基础与RISC-V · 共 10 门相关课程，组合学习更完整。
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运动学解算与STM32硬件联调调试分享故障定位实战

共计 30 章节
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01
课程导论与硬件准备
为什么需要运动学解算？STM32选型… · 常用外设（定时器 · 编码器接口
课程导论硬件准备
02
开发环境搭建
STM32CubeMX配置工程 · Keil/IAR工程设置 · printf重定向与串口调试
开发环境搭建STM32CubeMX
03
基础数学工具回顾
向量与矩阵运算 · 三角函数 · 四元数与欧拉角基础
基础数学工具回顾向量
04
正运动学解算（Forward Kinematics）
DH参数法详解 · 2自由度机械臂正解推导 · 代码实现与验证
ForwardKinematics
05
逆运动学解算（Inverse Kinematics）
几何法 vs 数值法（雅可比迭代） · 2自由度机械臂逆解推导 · 多解选择策略
InverseKinematics
06
雅可比矩阵与奇异性分析
雅可比矩阵的物理意义 · 速度级逆解 · 奇异位形检测与规避
雅可比矩阵奇异性分析
07
轨迹规划基础
梯形速度规划 · S形速度规划 · T型与S型曲线代码实现
轨迹规划基础梯形速度规划
08
插补算法
直线插补 · 圆弧插补 · B样条曲线插补原理与STM32实现
插补算法直线插补
09
STM32定时器与PWM输出
高级定时器配置 · 互补PWM输出 · 死区时间设置
STM32PWM
10
编码器数据采集
正交编码器模式 · 定时器编码器接口配置 · M法/T法测速
编码器数据采集正交编码器模式
11
电流环与FOC基础
电流采样（双电阻/三电阻） · Clark/Park变换 · SVPWM原理
FOC电流环
12
位置环与速度环设计
三环控制架构（位置-速度-电流） · PID参数整定方法 · 积分限幅与抗积分饱和
位置环速度环设计
13
CAN/FDCAN通信协议
CAN报文格式 · STM32 FDCAN配置 · CANopen协议简介
CAN/FDCAN通信协议
14
EtherCAT与实时以太网（选学）
EtherCAT从站实现 · SOEM协议栈移植 · 分布式时钟同步
EtherCAT实时以太网
15
传感器融合
IMU（加速度计+陀螺仪）数据读取 · Mahony/Madgwick滤波算… · 姿态解算
传感器融合IMU
16
硬件联调第一步
点亮LED与GPIO控制 · 按键中断 · SysTick系统滴答定时器
硬件联调第一步LED
17
电机驱动调试
PWM输出验证 · 电机正反转控制 · 开环速度测试
电机驱动调试PWM
18
编码器联调
读取编码器数值 · 方向判断 · 零点校准
编码器联调读取编码器数值
19
单关节位置控制
位置环闭环调试 · 示波器观察阶跃响应 · 调整PID参数
单关节位置控制位置环闭环调试
20
多关节协同控制
多轴同步问题 · CAN总线多节点通信 · 主从模式与分布式控制
多关节协同控制多轴同步问题
21
正运动学联调
输入关节角度 · 计算末端位姿 · 与理论值对比验证
正运动学联调输入关节角度
22
逆运动学联调
输入目标位姿 · 计算关节角度 · 驱动电机到达目标点
逆运动学联调输入目标位姿
23
轨迹规划联调
让机械臂走直线/圆弧轨迹 · 观察实际路径与规划路径的偏差
轨迹规划联调让机械臂走直线
24
故障定位方法论
常见硬件故障（电源纹波 · 信号反射 · 地环路）
故障定位方法论常见硬件故障
25
调试工具实战
逻辑分析仪抓取CAN报文 · 示波器测量PWM占空比与频率 · J-Link RTT日志输出
调试工具实战CAN
26
常见问题1
电机抖动/啸叫——原因分析（PID参… · PWM频率 · 死区时间）与解决案例
常见问题1PID
27
常见问题2
编码器读数跳变/丢失——原因分析（电… · 机械安装 · 定时器配置）与解决案例
常见问题2编码器读数跳变
28
常见问题3
CAN通信丢帧/总线关闭——原因分析… · 位时序 · ID冲突）与解决案例
常见问题3CAN
29
性能优化
代码执行时间测量（DWT计数器） · 中断服务程序优化 · DMA传输
性能优化DWT
30
课程总结与项目实战
搭建一个完整的2-3自由度机械臂控制… · 实现示教再现功能
课程总结项目实战