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+以上是C语言常见的内存模型，即C语言的代码块以及运行时使用的内存（包括函数、变量等）的组织方式。
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+> 有些平台的图与此相反，栈在最下面（内存低地址），其他区域都倒置，不影响我们理解
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+**代码段**即我们编写的代码，也就是前面说的编译和链接之后最终生成的可执行文件占据的空间。一些常量，包括字符串和使用`const`关键字修饰的变量被放在常量存储区。`static`修饰的静态变量（包括函数静态变量和文件静态变量）以及全局变量放在常量区上面一点的全局区（也称静态区）。
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+然后就是最重要的**堆**和**栈**。在一个代码块内定义的变量会被放在栈区，一旦离开作用域（出了它被定义的`{}`的区域），就会立刻被销毁。在调用函数或进入一个用户自定义的`{}`块，都会在栈上开辟一块新的空间，空间的大小和内存分配由操作系统或C库自动管理。**一般来说，直接通过变量访问栈内存，速度最快**（对于单片机）。而堆则是存储程序员自行分配的变量的地方，即使用`malloc(),realloc() ,new`等方法获取的空间，都被分配在这里。
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+> 在CubeMX初始化的时候，Project mananger标签页下有一个Linker Setting的选项，这里是设置最小堆内存和栈内存的地方。如果你的程序里写了大规模的数组，或使用`malloc()`等分配了大量的空间，可能出现栈溢出或堆挤占栈空间的情况。需要根据MCU的资源大小，设置合适的stack size和heap size。
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+### C language标准和编译器
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+不同的C语言标准（一般以年份作代号）支持的语法特性和关键字不同，拥有的功能也不同。一般来说语言标准都是向前兼容的，在更新之后仍然会保存前代的基本功能支持（legacy support）。不过，为了程序能够正常运行，我们还需要一些硬件或平台支持的组件。比如`malloc()`这个函数，在linux平台和windows平台上的具体实现就相去甚远，跟单片机更是差了不止一点。前两者一般和对应的操作系统有关，后者在裸机上则是直接通过硬件或ST公司提供的硬件抽象层代码实现。
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+然而，不同编译器提供的代码实现也不尽相同，比如使用clang和gcc这两种c语言编译器，他们对于一些标准库（也称C库，包括stdio，stdlib，string等在内的实现）的函数的实现就不太一样。再如`__packed`是arm-cc提供的一个字节不对齐关键字，在一些其他编译器中就不支持这种实现。
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+以前大家常用的KEIL使用的是ARM提供的arm-cc工具链（非常蛋疼，甚至不支持uint8_t=0b00001111这种二进制定义法），而该教程选用的是开源的**Arm GNU Toolchain**。在非目标机且和目标机平台不同的平台上进行开发被成为**跨平台开发**，进行的编译也被成为**交叉编译**（在一个平台上生成另一个平台上的 可执行代码）。
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+> 工具链包含了编译器，链接器以及调试器等开发常用组件。我们使用的Arm GNU toolchain中，编译器是`arm-none-eabi-gcc.exe`，链接器是`arm-none-eabi-ld.exe`，调试器则是`arm-none-eabi-gdb.exe`。通过跨平台调试器和j-link/st-link/dap-link，我们就可以在自己的电脑上对异构平台（即单片机）的运行进行调试了。
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+### Debug外设工作原理
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+DBG支持模块（红框标注部分，也可以看作一个外设）通过一条专用的AHB-AP总线和调试接口相连（Jtag或swd），并且有与**数据**和**外设**总线直接相连的桥接器。它还同时连接了中断嵌套管理器（因此同样可以捕获中断并进行debug）和ITM、DWT、FPB这些调试支持模块。因此DBG可以直接获取内存或片上外设内的数据而不需要占用CPU的资源，并将这些数据通过专用外设总线发送给调试器，进而在上位机中读取。
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+FPB是flash patch breakpoint闪存指令断点的缩写，用于提供代码断点插入的支持，当CPU的指令寄存器读取到某一条指令时，FPB会监测到它的动作，并通知TPIU暂停CPU进行现场保护。
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+DWT是data watch trace数据观察与追踪单元的缩写，用于比较debug变量的大小，并追踪变量值的变化。当你设定了比较断点规则（当某个数据大于/小于某个值时暂停程序）或将变量加入watch进行查看，DWT就会开始工作。DWT还提供了一个额外的计时器，即所有可见的TIM资源之外的另一个硬件计时器（因为调试其他硬件定时器的计时由于时钟变化可能定时不准，而DWT定时器是始终正常运行的）。它用于给自身和其他调试器模块产生的信息打上时间戳。我们的bsp中也封装了dwt计时器，你可以使用它来计时。
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+ITM是instrument trace macrocell指令追踪宏单元的缩写，它用于提供非阻塞式的日志发送支持（相当于大家常用的串口调试），SEGGER RTT就可以利用这个模块，向上位机发送日志和信息。
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+以上三个模块都需要通过TPIU（trace port interface unit）和外部调试器（j-link等）进行连接，TPIU会将三个模块发来的数据进行封装并通过DWT记录时间，发送给上位机。
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+## 环境配置
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+- 安装STM32CubeMX，并安装F4支持包和DSP库支持包-
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+- 安装VSCode，并安装C/C++，Cortex-Debug，Cortex-Debug: Device Support Pack - STM32F4，Better C++ Syntax，IntelliCode，Makfile Tools，C/C++ Snippets插件
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+- 安装MinGW，等待界面如下：
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+ 安装好后，打开MinGW后将所有的支持包勾选，然后安装：
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+ 安装完以后，将MinGW的bin文件夹添加到环境变量中的path下，按下菜单键搜索**编辑系统环境变量**打开之后：
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+ 验证安装：
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+ 打开命令行（win+R，cmd，回车），输入`gcc -v`，如果没有报错，并输出了一堆路径和参数说明安装成功。
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+- 配置gcc-arm-none-eabi环境变量
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+ 同上，将工具链的bin添加到PATH：
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+ neozng1@hnu.edu.cn
+ +> TODO: +> +> 1. 实现麦轮和全向轮的速度解算 +> 2. 实现LQR +> 3. 实现一些通用的滤波器，如指数平均，窗平均，低通等 +> 4. 实现系统辨识 + +## 总览和使用 + +module层的algorithm提供了一些供其他模块以及app的应用层使用的算法，包括： + +1. PID控制器`controller.h` +2. crc8 crc16循环冗余校验 +3. 卡尔曼滤波器`kalman_filter.h`，可以通过用户自定义函数配置为扩展卡尔曼滤波 +4. `LQR.h`，线性二次型调节器 +5. `QuaterninoEKF.h`，用于`ins_task`的四元数姿态解算和扩展卡尔曼滤波融合 +6. `user_lib.h`，一些通用的函数，包括限幅、数据类型转换、角度弧度转换、快速符号判断以及优化开方等功能。多个模块都会使用的、不好区分的函数可以放置于此 + +## 代码结构 + +.c 为算法的实现，.h为算法对外接口的头文件 + + + +在编写应用的时候，你基本不会使用这里的函数，或是修改其实现。 + +若发现bug或需要增加功能，联系组长讨论。 + diff --git a/modules/algorithm/user_lib.c b/modules/algorithm/user_lib.c index f1754b7..a2d0a92 100644 --- a/modules/algorithm/user_lib.c +++ b/modules/algorithm/user_lib.c @@ -2,7 +2,8 @@ ****************************************************************************** * @file user_lib.c * @author Wang Hongxi - * @version V1.0.0 + * @author modified by neozng + * @version 0.2 beta * @date 2021/2/18 * @brief ****************************************************************************** @@ -24,7 +25,7 @@ uint8_t GlobalDebugMode = 7; -//快速开方 +// 快速开方 float Sqrt(float x) { float y; @@ -51,29 +52,7 @@ float Sqrt(float x) return y; } -/** - * @brief 斜波函数计算，根据输入的值进行叠加， 输入单位为 /s 即一秒后增加输入的值 - * @author RM - * @param[in] 斜波函数结构体 - * @param[in] 输入值 - * @retval 返回空 - */ -float ramp_calc(ramp_function_source_t *ramp_source_type, float input) -{ - ramp_source_type->input = input; - ramp_source_type->out += ramp_source_type->input * ramp_source_type->frame_period; - if (ramp_source_type->out > ramp_source_type->max_value) - { - ramp_source_type->out = ramp_source_type->max_value; - } - else if (ramp_source_type->out < ramp_source_type->min_value) - { - ramp_source_type->out = ramp_source_type->min_value; - } - return ramp_source_type->out; -} - -//绝对值限制 +// 绝对值限制 float abs_limit(float num, float Limit) { if (num > Limit) @@ -87,7 +66,7 @@ float abs_limit(float num, float Limit) return num; } -//判断符号位 +// 判断符号位 float sign(float value) { if (value >= 0.0f) @@ -100,7 +79,7 @@ float sign(float value) } } -//浮点死区 +// 浮点死区 float float_deadband(float Value, float minValue, float maxValue) { if (Value < maxValue && Value > minValue) @@ -120,7 +99,7 @@ int16_t int16_deadline(int16_t Value, int16_t minValue, int16_t maxValue) return Value; } -//限幅函数 +// 限幅函数 float float_constrain(float Value, float minValue, float maxValue) { if (Value < minValue) @@ -131,7 +110,7 @@ float float_constrain(float Value, float minValue, float maxValue) return Value; } -//限幅函数 +// 限幅函数 int16_t int16_constrain(int16_t Value, int16_t minValue, int16_t maxValue) { if (Value < minValue) @@ -142,7 +121,7 @@ int16_t int16_constrain(int16_t Value, int16_t minValue, int16_t maxValue) return Value; } -//循环限幅函数 +// 循环限幅函数 float loop_float_constrain(float Input, float minValue, float maxValue) { if (maxValue < minValue) @@ -169,9 +148,9 @@ float loop_float_constrain(float Input, float minValue, float maxValue) return Input; } -//弧度格式化为-PI~PI +// 弧度格式化为-PI~PI -//角度格式化为-180~180 +// 角度格式化为-180~180 float theta_format(float Ang) { return loop_float_constrain(Ang, -180.0f, 180.0f); diff --git a/modules/algorithm/user_lib.h b/modules/algorithm/user_lib.h index 56f7ca8..d223225 100644 --- a/modules/algorithm/user_lib.h +++ b/modules/algorithm/user_lib.h @@ -87,39 +87,9 @@ extern uint8_t GlobalDebugMode; #define VAL_MIN(a, b) ((a) < (b) ? (a) : (b)) #define VAL_MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b)) -typedef struct -{ - float input; //�������� - float out; //������� - float min_value; //����Сֵ - float max_value; //�����ֵ - float frame_period; //ʱ���� -} ramp_function_source_t; - -typedef struct -{ - uint16_t Order; - uint32_t Count; - - float *x; - float *y; - - float k; - float b; - - float StandardDeviation; - - float t[4]; -} Ordinary_Least_Squares_t; //���ٿ��� float Sqrt(float x); - -//б��������ʼ�� -void ramp_init(ramp_function_source_t *ramp_source_type, float frame_period, float max, float min); -//б���������� -float ramp_calc(ramp_function_source_t *ramp_source_type, float input); - //�������� float abs_limit(float num, float Limit); //�жϷ���λ diff --git a/modules/can_comm/can_comm.c b/modules/can_comm/can_comm.c new file mode 100644 index 0000000..e69de29 diff --git a/modules/can_comm/can_comm.h b/modules/can_comm/can_comm.h new file mode 100644 index 0000000..e69de29 diff --git a/modules/can_comm/can_comm.md b/modules/can_comm/can_comm.md new file mode 100644 index 0000000..b9bea44 --- /dev/null +++ b/modules/can_comm/can_comm.md @@ -0,0 +1,3 @@ +can_comm + +双板CAN通信 \ No newline at end of file diff --git a/modules/led_light/led.md b/modules/led_light/led.md new file mode 100644 index 0000000..c99ee17 --- /dev/null +++ b/modules/led_light/led.md @@ -0,0 +1,6 @@ +# led_task +neozng1@hnu.edu.cn
+ +> TODO: +> 1. 预计添加不同错误标志,将错误类型和灯的闪烁频率或颜色等对应起来,方便调试 + diff --git a/modules/master_machine/master_process.c b/modules/master_machine/master_process.c index 4a9f933..db1bef8 100644 --- a/modules/master_machine/master_process.c +++ b/modules/master_machine/master_process.c @@ -12,11 +12,14 @@ /* use usart1 as vision communication*/ static Vision_Recv_s recv_data; +// @todo:由于后续需要进行IMU-Cam的硬件触发采集控制,因此可能需要将发送设置为定时任务,或由IMU采集完成产生的中断唤醒的任务, +// 使得时间戳对齐. 因此,在send_data中设定其他的标志位数据,让ins_task填充姿态值. +// static Vision_Send_s send_data; static usart_instance vision_usart_instance; /** * @brief 接收解包回调函数,将在bsp_usart.c中被usart rx callback调用 - * @todo 1.提高可读性,将get_protocol_info的第四个参数增加一个float buffer + * @todo 1.提高可读性,将get_protocol_info的第四个参数增加一个float类型buffer * 2.添加标志位解码 */ static void DecodeVision() @@ -38,8 +41,10 @@ Vision_Recv_s* VisionInit(UART_HandleTypeDef *handle) /** * @brief 发送函数 - * @todo 1.提高可读性,将get_protocol_info的第四个参数增加一个float buffer + * @todo 1.提高可读性,将get_protocol_send_data的第6个参数增加一个float buffer * 2.添加标志位解码 + * 3.由于后续需要进行IMU-Cam的硬件触发采集控制,因此可能需要将发送设置为定时任务 + * 或由IMU采集完成产生的中断唤醒的任务,使得时间戳对齐. * * @param send 待发送数据 */ @@ -53,3 +58,9 @@ void VisionSend(Vision_Send_s *send) get_protocol_send_data(0x02, flag_register, &send->yaw, 3, send_buff, &tx_len); USARTSend(&vision_usart_instance, send_buff, tx_len); } + + +Vision_Recv_s* VisionGetcmd() +{ + return &recv_data; +} \ No newline at end of file diff --git a/modules/master_machine/master_process.h b/modules/master_machine/master_process.h index 4e79552..8338a40 100644 --- a/modules/master_machine/master_process.h +++ b/modules/master_machine/master_process.h @@ -22,4 +22,11 @@ Vision_Recv_s *VisionInit(UART_HandleTypeDef *handle); */ void VisionSend(Vision_Send_s *send); +/** + * @brief 返回所需的上位机数据 + * + * @return Vision_Recv_s* 数据结构体指针 + */ +Vision_Recv_s* VisionGetcmd(); + #endif // !MASTER_PROCESS_H \ No newline at end of file diff --git a/modules/master_machine/seasky_protocol.h b/modules/master_machine/seasky_protocol.h index bc3369a..2bdc180 100644 --- a/modules/master_machine/seasky_protocol.h +++ b/modules/master_machine/seasky_protocol.h @@ -6,7 +6,7 @@ #define PROTOCOL_CMD_ID 0XA5 -#define OFFSET_BYTE 8 //出数据段外，其他部分所占字节数 +#define OFFSET_BYTE 8 // 出数据段外，其他部分所占字节数 typedef enum { @@ -77,7 +77,7 @@ typedef struct float pitch; float roll; - // uint32_t time_stamp; + // uint32_t time_stamp; // @todo 用于和相机的时间戳对齐 } Vision_Send_s; typedef struct @@ -86,23 +86,23 @@ typedef struct { uint8_t sof; uint16_t data_length; - uint8_t crc_check; //帧头CRC校验 - } header; //数据帧头 - uint16_t cmd_id; //数据ID - uint16_t frame_tail; //帧尾CRC校验 + uint8_t crc_check; // 帧头CRC校验 + } header; // 数据帧头 + uint16_t cmd_id; // 数据ID + uint16_t frame_tail; // 帧尾CRC校验 } protocol_rm_struct; /*更新发送数据帧，并计算发送数据帧长度*/ -void get_protocol_send_data(uint16_t send_id, //信号id +void get_protocol_send_data(uint16_t send_id, // 信号id uint16_t flags_register, // 16位寄存器 - float *tx_data, //待发送的float数据 + float *tx_data, // 待发送的float数据 uint8_t float_length, // float的数据长度 - uint8_t *tx_buf, //待发送的数据帧 - uint16_t *tx_buf_len); //待发送的数据帧长度 + uint8_t *tx_buf, // 待发送的数据帧 + uint16_t *tx_buf_len); // 待发送的数据帧长度 /*接收数据处理*/ -uint16_t get_protocol_info(uint8_t *rx_buf, //接收到的原始数据 - uint16_t *flags_register, //接收数据的16位寄存器地址 - float *rx_data); //接收的float数据存储地址 +uint16_t get_protocol_info(uint8_t *rx_buf, // 接收到的原始数据 + uint16_t *flags_register, // 接收数据的16位寄存器地址 + float *rx_data); // 接收的float数据存储地址 #endif diff --git a/modules/motor/dji_motor.h b/modules/motor/dji_motor.h index cf4b3e8..ddd515a 100644 --- a/modules/motor/dji_motor.h +++ b/modules/motor/dji_motor.h @@ -2,13 +2,11 @@ * @file dji_motor.h * @author neozng * @brief DJI智能电机头文件 - * @version 0.1 + * @version 0.2 * @date 2022-11-01 * * @todo 1. 给不同的电机设置不同的低通滤波器惯性系数而不是统一使用宏 - 2. 当前电机初始化函数`DJIMotorInit()`稍显凌乱, - 应设置一个`dji_motor_init_config_s`结构体用于电机初始化,使得风格统一,提高可读性 - 3. 为M2006和M3508增加开环的零位校准函数 + 2. 为M2006和M3508增加开环的零位校准函数 * @copyright Copyright (c) 2022 HNU YueLu EC all rights reserved * @@ -28,13 +26,13 @@ /* DJI电机CAN反馈信息*/ typedef struct { - uint16_t ecd; + uint16_t ecd; // 0-8192 uint16_t last_ecd; - int16_t speed_rpm; - int16_t given_current; + int16_t speed_rpm; // rounds per minute + int16_t given_current; // 实际电流 uint8_t temperate; - int16_t total_round; - int32_t total_angle; + int16_t total_round; // 总圈数,注意方向 + int32_t total_angle; // 总角度,注意方向 } dji_motor_measure; /** @@ -66,19 +64,18 @@ typedef struct /** * @brief 调用此函数注册一个DJI智能电机,需要传递较多的初始化参数,请在application初始化的时候调用此函数 * 推荐传参时像标准库一样构造initStructure然后传入此函数. - * recommend: type xxxinitStructure = { - * .member1=xx, - * .member2=xx, - * ....}; + * recommend: type xxxinitStructure = {.member1=xx, + * .member2=xx, + * ....}; * 请注意不要在一条总线上挂载过多的电机(超过6个),若一定要这么做,请降低每个电机的反馈频率(设为500Hz), * 并减小DJIMotorControl()任务的运行频率. * * @attention M3508和M2006的反馈报文都是0x200+id,而GM6020的反馈是0x204+id,请注意前两者和后者的id不要冲突. * 如果产生冲突,在初始化电机的时候会进入IDcrash_Handler(),可以通过debug来判断是否出现冲突. - * + * * @param config 电机初始化结构体,包含了电机控制设置,电机PID参数设置,电机类型以及电机挂载的CAN设置 - * - * @return dji_motor_instance* + * + * @return dji_motor_instance* */ dji_motor_instance *DJIMotorInit(Motor_Init_Config_s config); diff --git a/modules/motor/dji_motor.md b/modules/motor/dji_motor.md index a931ce8..97c5a46 100644 --- a/modules/motor/dji_motor.md +++ b/modules/motor/dji_motor.md @@ -5,8 +5,7 @@ > TODO: > > 1. 给不同的电机设置不同的低通滤波器惯性系数而不是统一使用宏 -> 2. 当前电机初始化函数`DJIMotorInit()`稍显凌乱，应设置一个`dji_motor_init_config_s`结构体用于电机初始化，使得风格统一，提高可读性 -> 3. 为M2006和M3508增加开环的零位校准函数 +> 2. 为M2006和M3508增加开环的零位校准函数 diff --git a/modules/motor/step_motor.c b/modules/motor/step_motor.c new file mode 100644 index 0000000..e69de29 diff --git a/modules/motor/step_motor.h b/modules/motor/step_motor.h new file mode 100644 index 0000000..e69de29 diff --git a/modules/referee/referee.md b/modules/referee/referee.md new file mode 100644 index 0000000..e69de29 diff --git a/modules/remote/remote.md b/modules/remote/remote.md new file mode 100644 index 0000000..e69de29 diff --git a/modules/super_cap/super_cap.md b/modules/super_cap/super_cap.md new file mode 100644 index 0000000..e69de29