上手STM32C5：DIY巴掌大「地心一号Pro」自平衡小车

这是一台巴掌大的自平衡小车，也是一个反复打磨、不断升级的小项目。

从最初追求低成本和极简结构，到后来更换主控、升级电机、调整算法，它经历了多次迭代。如今，基于 STM32C5 打造的「地心一号Pro」终于完成。它依然保持着小巧、简洁的设计，但动力更强、转向更灵活，运行也更加稳定。对于喜欢单片机、想亲手做点有趣项目的人来说，这是一台既好玩，又能帮助理解嵌入式开发的小车。

从初版到Pro

「地心一号」的初版诞生于 2018 年。当时想法非常直接：用尽可能低的成本，做一台尽可能小的自平衡车。于是，第一版选择了 STM8 作为主控。

后来，我又把主控换成 STM32G030，希望借此改善小车的性能。遗憾的是，升级并没有带来预期中的明显变化。这台小车能站起来，也能跑，但总觉得还差一点意思。

直到前段时间 STM32C5 发布，经过重新评估，看到了升级的可能。它延续了入门级 MCU 亲民的价格定位，却提供了更充裕的性能和资源。于是，「地心一号」的 Pro 版本升级开始了。

为什么选择 STM32C5

这次使用的主控是 STM32C542KCT6。STM32C5 把 Arm® Cortex®-M33 内核带到了入门级 MCU 产品线，Flash 容量最高可达 1MB，并集成浮点运算单元、硬件除法模块和增强型 DSP 指令。它的外设与通信接口也比较丰富，同时支持主流编译器和 Trace 调试功能。

项目配置使用的是 STM32CubeMX2。它延续了熟悉的外设配置能力，但界面风格有了明显变化，刚上手时需要适应一下。实际多操作几次以后，整个配置过程依旧比较顺手。ST 也提供了相关文档、视频等资料，非常有参考价值。

「地心一号」Pro 版的目标依然是：尽可能控制成本，把车身做得足够小。STM32C5 的性能配置放在这样一台巴掌大的自平衡小车上，确实有点「大马拉小车」的意思。不过，对于嵌入式爱好者的自制项目来说，适当的性能余量并不是浪费。平衡控制、转向控制和无线调试都需要实时处理，资源更充足，开发和调试时也能从容一些。以后如果想增加显示界面、传感器或其他功能，也不必因为硬件性能不足而重新设计整套方案。

如果用一句话来评价，STM32C5 算得上入门级 MCU 里的「夯中夯」。

从供电到电机，动力要真正匹配

主控升级之后，供电也从 4.2V 提高到 8.4V，小车有了更充足的动力。蓝牙部分采用串口蓝牙芯片，相比过去外挂独立模块，连接和使用都更方便。

真正花时间的，其实是电机选型。供电电压提高以后，原来的电机自然不再合适。起初，我选择了一款 6V、每分钟 300 转的电机，但扭矩不足，用手轻轻一碰，小车就会来回摇晃；随后换成每分钟 350 转的型号，表现还是不够理想；最后，改用大减速比、大功率、每分钟 500 转的电机，小车才终于站得更稳，动作也更有底气。

这个过程也再次说明，对平衡车来说，转速、扭矩、减速比和供电必须一起考虑，只有整套动力系统真正匹配，控制算法的作用才能有效发挥。

姿态获取没有想象中复杂

姿态传感器依旧选择了熟悉的 MPU6050。因为 STM32C5 性能更强，一度想换一种思路，尝试通过 DMP 获取姿态数据，希望让处理过程更轻松。结果调试下来，小车反而更飘。折腾了两天之后，我还是换回原来的方案。

这次经历挺有意思：问题不一定出在主控芯片上，周边模块、数据质量和整套控制链路同样会影响最终效果。新方案听起来更先进，但放进具体项目里，稳定、可控、适合当前系统，往往比「看起来更高级」重要。

最关键的还是 PID 调参

硬件搭好之后，真正决定小车能否稳稳站住的，还是 PID 调参。为了让这个过程更直观，我借助 Vibe Coding 做了一个上位机，通过蓝牙与小车连接。

在上位机里，可以控制小车前进、后退和左右转向，也能实时调整 PID 参数以及车身静止时的平衡角度。我还增加了转向环，用来控制左右轮的转速差，让转向动作更稳定。

调试和驾驶则分开处理：蓝牙上位机主要负责参数调整与状态验证，日常操控交给红外遥控器。前进、后退、左转、右转和停止这些基本动作，都可以直接完成。这样既方便调参，也保留了拿起遥控器就能玩的简单体验。

做项目也是在为下一次创意留空间

回头看这一路的迭代，「地心一号Pro」并不只是一台性能更强的小车。它把主控选择、电机匹配、姿态获取、闭环控制和上位机调试串成了一个完整项目。每个环节都不算遥远，但能让我们理解一套嵌入式系统是怎样配合起来的。

在 AI 时代，获取知识比过去容易了许多，我们更应侧重考量把时间放在哪个方向，又选择什么平台承载自己的想法。用 STM32C5 做自平衡小车，也许没有完全吻合嵌入式开发「刚好够用」的理念，但它给后续增加功能、继续折腾留下了空间。对希望从一个小项目出发，逐步深入单片机开发的人来说，这种余量本身就很有价值。

这就是「地心一号Pro」的故事。