Merge branch 'master' of gitee.com:hnuyuelurm/basic_framework
This commit is contained in:
NeoZng
commit
68ac340c5a
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@ -1,5 +1,7 @@
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# 异常报告
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已知可能出现的bug将会列在此处，并指明修复期限和任务执行者。
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使用中遇到的bug和错误放在此处。参照下列格式：
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## 标题用简短的一句话描述
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@ -32,6 +34,8 @@
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## 使用LK电机并挂载在hcan2上时会出现HardFault
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> 已修复此问题。修复日志请查看当前目录下的“如何定位bug.md”。
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使用MF9025v2电机,并将其配置在CAN2上。经过一次LKMotorControl，第二次进入时hcan->instance会在HAL_CAN_Add_Tx_Message()结束时被未知的语句修改成奇怪的值，造成HardFault
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### 尝试解决的方案
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@ -1,4 +1,10 @@
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// app
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#include "balance.h"
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#include "vmc_project.h"
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#include "gain_table.h"
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#include "robot_def.h"
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#include "general_def.h"
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// module
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#include "HT04.h"
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#include "LK9025.h"
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#include "bmi088.h"
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@ -6,9 +12,8 @@
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#include "super_cap.h"
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#include "controller.h"
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#include "can_comm.h"
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// standard
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#include "stdint.h"
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#include "robot_def.h"
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#include "general_def.h"
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#include "arm_math.h" // 需要用到较多三角函数
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/* 底盘拥有的模块实例 */
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@ -47,7 +52,7 @@ static float T_leg_left, T_leg_right; // 左右驱动电机力矩
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*
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*/
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static void CalcLQR()
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{
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{
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}
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/**
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@ -55,15 +60,15 @@ static void CalcLQR()
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*
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||||
*/
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static void VMCProject()
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||||
{
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{ // 拟将功能封装到vmc_project.h中
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}
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/**
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||||
* @brief 腿部角度控制:转向和抗劈叉
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*
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*/
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static PIDInstance swerving_pid;
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static PIDInstance anti_crash_pid;
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static PIDInstance swerving_pid; // 转向PID,有转向指令时使用IMU的加速度反馈积分以获取速度和位置状态量
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||||
static PIDInstance anti_crash_pid; // 抗劈叉,将输出以相反的方向叠加到左右腿的上
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static void SynthesizeMotion()
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{
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@ -73,15 +78,16 @@ static void SynthesizeMotion()
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|||
* @brief 腿长控制:长度 + roll轴补偿(保持机体水平),用PD模拟弹簧的传递函数
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*
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*/
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static PIDInstance leg_length_pid;
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static PIDInstance roll_compensate_pid;
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||||
static PIDInstance leg_length_pid; // 用PD模拟弹簧的传递函数,不需要积分项(弹簧是一个无积分的二阶系统),增益不可过大否则抗外界冲击响应时太"硬"
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||||
static PIDInstance roll_compensate_pid; // roll轴补偿,用于保持机体水平
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||||
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||||
static void LegControl()
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||||
{
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||||
}
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||||
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||||
/**
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||||
* @brief 离地监测和?跳跃控制
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||||
* @brief 离地监测和?跳跃控制?
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||||
* 通过模型解算地面的支持力完成离地检测
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||||
*
|
||||
*/
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||||
static void FlyDetect()
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||||
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@ -89,7 +95,7 @@ static void FlyDetect()
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|||
}
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||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 功率限制
|
||||
* @brief 功率限制,一般不需要
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||||
*
|
||||
*/
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||||
static void WattLimit()
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||||
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@ -242,6 +248,7 @@ void BalanceInit()
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PIDInit(&roll_compensate_pid, &roll_compensate_pid_conf);
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||||
}
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||||
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||||
/* balanceTask可能需要以更高频率运行,以提高线性化的精确程度 */
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||||
void BalanceTask()
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{
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||||
}
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@ -2,13 +2,14 @@
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#pragma once
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#include "stdint.h"
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#include "stm32f407xx.h"
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#include "arm_math.h"
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#include "math.h"
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#define GAIN_TABLE_SIZE 100 // 增益表大小
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// K 2x6,6个状态变量2个输出(Tp关节电机和T驱动轮电机)
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static float leglen2gain [GAIN_TABLE_SIZE][2][6] = {};
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static float leglen2gain [GAIN_TABLE_SIZE][2][6] = {0};
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static interpolation_flag = 0; // 插值方式:1 线性插值 0 关闭插值
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@ -0,0 +1,14 @@
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#ifndef VMC_PROJECT_H
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#define VMC_PROJECT_H
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#include "stm32f407xx.h"
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||||
#include "arm_math.h"
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||||
#include "math.h"
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#include "general_def.h"
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||||
// 将五连杆和直杆的vmc映射放在此处,方便修改和调试,balance.c不会太长
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#endif // !VMC_PROJECT_H
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@ -4,7 +4,6 @@
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#include "ins_task.h"
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#include "message_center.h"
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#include "general_def.h"
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#include "bmi088.h"
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static attitude_t *gimba_IMU_data; // 云台IMU数据
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@ -136,6 +135,7 @@ void GimbalTask()
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// 后续增加未收到数据的处理
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||||
SubGetMessage(gimbal_sub, &gimbal_cmd_recv);
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||||
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// @todo:现在已不再需要电机反馈,实际上可以始终使用IMU的姿态数据来作为云台的反馈,yaw电机的offset只是用来跟随底盘
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||||
// 根据控制模式进行电机反馈切换和过渡,视觉模式在robot_cmd模块就已经设置好,gimbal只看yaw_ref和pitch_ref
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||||
switch (gimbal_cmd_recv.gimbal_mode)
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||||
{
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||||
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@ -170,6 +170,10 @@ void GimbalTask()
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break;
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||||
}
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||||
// 在合适的地方添加pitch重力补偿前馈力矩
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||||
// 根据IMU姿态/pitch电机角度反馈计算出当前配重下的重力矩
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||||
// ...
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||||
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||||
// 设置反馈数据,主要是imu和yaw的ecd
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||||
gimbal_feedback_data.gimbal_imu_data = *gimba_IMU_data;
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||||
gimbal_feedback_data.yaw_motor_single_round_angle = yaw_motor->motor_measure.angle_single_round;
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@ -2,78 +2,11 @@
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#include "stdlib.h"
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#include "string.h"
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/* 消息初始化用 */
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static char pname[MAX_EVENT_COUNT][MAX_EVENT_NAME_LEN + 1];
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||||
static char sname[MAX_EVENT_COUNT][MAX_EVENT_NAME_LEN + 1];
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||||
static void *p_ptr[MAX_EVENT_COUNT] = {NULL};
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||||
static void **s_pptr[MAX_EVENT_COUNT] = {NULL}; // 因为要修改指针,所以需要二重指针
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||||
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||||
/* ----------------------------------第三方指针传递版的实现,deprecated----------------------------------- */
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||||
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||||
void MessageInit()
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||||
{
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||||
// pub必须唯一,即消息名称不能重复,不得有多个pub发布相同消息名称
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||||
// 对每一个subscriber,寻找相同消息名称的publisher,可能有多个sub从相同pub获取消息
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||||
for (size_t i = 0; i < MAX_EVENT_COUNT; ++i)
|
||||
{
|
||||
if (s_pptr[i] != NULL)
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||||
{
|
||||
for (size_t j = 0; j < MAX_EVENT_COUNT; ++j) // 遍历publisher
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||||
{
|
||||
if (p_ptr[j] != NULL) // 不为空
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||||
{
|
||||
if (strcmp(sname[i], pname[j]) == 0) // 比较消息名是否一致
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||||
{
|
||||
*s_pptr[i] = p_ptr[j]; // 将sub的指针指向pub的数据
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||||
break;
|
||||
}
|
||||
}
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||||
else // 到结尾,退出
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||||
{
|
||||
while (1)
|
||||
; // 如果你卡在这里,说明没有找到消息发布者!请确认消息名称是否键入错误
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||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
else // 说明已经遍历完所有的subs
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||||
{
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
}
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||||
}
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||||
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||||
/* 传入数据地址 */
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||||
void PublisherRegister(char *name, void *data)
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||||
{
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||||
static uint8_t idx;
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||||
for (size_t i = 0; i < idx; ++i)
|
||||
{
|
||||
if (strcmp(pname[i], name) == 0)
|
||||
while (1)
|
||||
; // 运行至此说明pub的消息发布名称冲突
|
||||
}
|
||||
strcpy(pname[idx], name);
|
||||
p_ptr[idx++] = data;
|
||||
}
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||||
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||||
/* 注意传入的是指针的地址,传参时使用&对数据指针取地址 */
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||||
void SubscribeEvent(char *name, void **data_ptr)
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||||
{
|
||||
static uint8_t idx;
|
||||
strcpy(sname[idx], name);
|
||||
s_pptr[idx++] = data_ptr;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
/* ----------------------------------链表-队列版的实现----------------------------------- */
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||||
|
||||
/* message_center是fake head node,是方便链表编写的技巧,这样就不需要处理链表头的特殊情况 */
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||||
static Publisher_t message_center = {
|
||||
.event_name = "Message_Manager",
|
||||
.first_subs = NULL,
|
||||
.next_event_node = NULL
|
||||
};
|
||||
.next_event_node = NULL};
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||||
|
||||
static void CheckName(char *name)
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||||
{
|
||||
|
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@ -112,18 +45,18 @@ Subscriber_t *SubRegister(char *name, uint8_t data_len)
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|||
{ // 给消息队列的每一个元素分配空间,queue里保存的实际上是数据执指针,这样可以兼容不同的数据长度
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||||
ret->queue[i] = malloc(sizeof(data_len));
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||||
}
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||||
//如果是第一个订阅者,特殊处理一下
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||||
if(node->first_subs==NULL)
|
||||
// 如果是第一个订阅者,特殊处理一下
|
||||
if (node->first_subs == NULL)
|
||||
{
|
||||
node->first_subs=ret;
|
||||
node->first_subs = ret;
|
||||
return ret;
|
||||
}
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||||
// 遍历订阅者链表,直到到达尾部
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||||
Subscriber_t *sub = node->first_subs; // 作为iterator
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||||
while (sub->next_subs_queue) // 遍历订阅了该事件的订阅者链表
|
||||
while (sub->next_subs_queue) // 遍历订阅了该事件的订阅者链表
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||||
{
|
||||
sub = sub->next_subs_queue; // 移动到下一个订阅者,遇到空指针停下,说明到了链表尾部
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||||
}
|
||||
}
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||||
sub->next_subs_queue = ret; // 把刚刚创建的订阅者接上
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||||
return ret;
|
||||
}
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||||
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@ -157,6 +90,7 @@ Publisher_t *PubRegister(char *name, uint8_t data_len)
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|||
if (strcmp(node->event_name, name) == 0) // 如果已经注册了相同的事件,直接返回结点指针
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||||
{
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||||
CheckLen(data_len, node->data_len);
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||||
node->pub_registered_flag = 1;
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||||
return node;
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||||
}
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||||
} // 遍历完发现尚未创建name对应的事件
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||||
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@ -165,6 +99,7 @@ Publisher_t *PubRegister(char *name, uint8_t data_len)
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|||
memset(node->next_event_node, 0, sizeof(Publisher_t));
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||||
node->next_event_node->data_len = data_len;
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||||
strcpy(node->next_event_node->event_name, name);
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||||
node->pub_registered_flag = 1;
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||||
return node->next_event_node;
|
||||
}
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||||
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||||
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@ -189,7 +124,7 @@ uint8_t PubPushMessage(Publisher_t *pub, void *data_ptr)
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|||
while (iter)
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||||
{
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||||
if (iter->temp_size == QUEUE_SIZE) // 如果队列已满,则需要删除最老的数据(头部),再填入
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||||
{
|
||||
{
|
||||
// 队列头索引前移动,相当于抛弃前一个位置的数据,被抛弃的位置稍后会被写入新的数据
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||||
iter->front_idx = (iter->front_idx + 1) % QUEUE_SIZE;
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||||
iter->temp_size--; // 相当于出队,size-1
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||||
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@ -19,30 +19,6 @@
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#define MAX_EVENT_COUNT 12 // 最多支持的事件数量
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#define QUEUE_SIZE 1
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||||
/**
|
||||
* @brief 在所有应用初始化结束之后调用,当作app的"回调函数"
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||||
*
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||||
*/
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||||
void MessageInit();
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||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 注册成为消息发布者
|
||||
*
|
||||
* @param name 消息标识名,注意不要超过MAX_EVENT_NAME_LEN
|
||||
* @param data 发布者的数据地址
|
||||
*/
|
||||
void PublisherRegister(char *name, void *data);
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 订阅消息,成为消息订阅者
|
||||
*
|
||||
* @param name 消息标识名
|
||||
* @param data 保存数据的指针的地址,注意这是一个二级指针,传入的时候对数据指针取地址(&)
|
||||
*/
|
||||
void SubscribeEvent(char *name, void **data);
|
||||
|
||||
#endif // !PUBSUB_H
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||||
|
||||
typedef struct mqt
|
||||
{
|
||||
/* 用数组模拟FIFO队列 */
|
||||
|
|
@ -69,6 +45,7 @@ typedef struct ent
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|||
Subscriber_t *first_subs;
|
||||
/* 指向下一个Publisher的指针 */
|
||||
struct ent *next_event_node;
|
||||
uint8_t pub_registered_flag; // 用于标记该发布者是否已经注册
|
||||
} Publisher_t;
|
||||
|
||||
/**
|
||||
|
|
@ -105,3 +82,5 @@ uint8_t SubGetMessage(Subscriber_t *sub, void *data_ptr);
|
|||
* @return uint8_t 新消息成功推送给几个订阅者
|
||||
*/
|
||||
uint8_t PubPushMessage(Publisher_t *pub, void *data_ptr);
|
||||
|
||||
#endif // !PUBSUB_H
|
||||
73
如何定位bug.md
73
如何定位bug.md
|
|
@ -85,6 +85,77 @@ long long的范围比float小。无符号和有符号数直接转换可能变成
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||||
**宏只在当前文件生效**，如果宏放在.c那么对其他的文件是不可见的，这也一般称作私有宏。
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||||
## 典型debug案例
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||||
这是一个结合了软件和硬件且多模块耦合的异常。
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||||
这是一个结合了软件和硬件且有多模块耦合的异常。该bug发生在调试平衡步兵的底盘过程当中。
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||||
### 引发bug的原因
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1. 指针在强制类型转换中变成了错误的类型,使得指向的内存地址被错误地修改
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2. CAN总线负载过大导致电机反馈消息丢失
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||||
这里是发生bug的代码片段:
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```c
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||||
static void LKMotorDecode(CANInstance *_instance)
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||||
{
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||||
static LKMotor_Measure_t *measure;
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||||
static uint8_t *rx_buff;
|
||||
rx_buff = _instance->rx_buff;
|
||||
measure = &((LKMotorInstance *)_instance)->measure; // 通过caninstance保存的id获取对应的motorinstance
|
||||
// 上面一行应为: measure = &(((LKMotorInstance *)_instance->id)->measure);
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||||
measure->last_ecd = measure->ecd;
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||||
measure->ecd = ...
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||||
|
||||
// ....
|
||||
|
||||
}
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||||
```
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||||
这是问题1的出处。can instance中保存了父指针，即拥有该instance的LKMotorInstance。这里想通过强制类型转换将`void*`类型的`id`转换成电机的instance指针类型并访问其measure成员变量以从CAN反馈的报文中更新量测值。然而却直接将can instance转换成motor instance。
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||||
随后，更新之后的数据被覆写到can instance内部，使得其成员变量改变，包括hcan、txbuf、rxbuf、tx/rxlen等。hcan是HAL定义的can句柄类型，里面保存了指向can状态和控制寄存器的指针以及其他HAL状态信息，然而其值被电机反馈回来的值覆写，之后HAL的接口访问hcan时将引起异常。
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||||
第二个问题则不是显式存在的：
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||||
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```c
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||||
void MotorControlTask()
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{
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DJIMotorControl();
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HTMotorControl();
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||||
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||||
LKMotorControl();
|
||||
|
||||
ServeoMotorControl();
|
||||
|
||||
StepMotorControl();
|
||||
}
|
||||
```
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||||
|
||||
这是motortask的内容，此任务将以500hz的频率运行。在发生bug时，我们将4个HT04电机和2个LK MF9025电机全部连接到CAN1上。注意，HT04不支持多电机指令，因此占用的带宽较大。在`LKMotorControl()`完成参考值计算和CAN发送之后立刻会调用`HTMotorControl()`，后者需要连续发送4条报文。而HT和LK电机都会在接收到控制指令之后发送反馈信息报文。由于HT电机的控制在LK电机控制之后立刻执行，导致总线被占据，LK电机发送的反馈数据仲裁失败无法获得总线占有权，使得主机收不到反馈数据。
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### bug的发现和定位的尝试
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程序的大体情况如下，当时进行轮足式倒立摆机器人的测试，启用了balance.c，在其中注册了4个HT04电机（can1）和2个LK9025电机（can2）。控制报文的发送频率均为500Hz。
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||||
测试时发现，9025电机可以接收到mcu发送的控制指令并响应，但是mcu始终无法获得反馈值，`LKMotorInstance->measure`的所有成员变量一直是零。由于CAN是总线架构，电机能接收到数据说明通信正常。HT04电机也可以正常控制并收到反馈信息。在`LKMotorDecode()`函数中添加断点发现能够成功进入1~2次，随后便引发HardFault。
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此时内心有些动摇，开始检查硬件连线。我们尝试把LK电机也挂载到CAN1总线上。开始单步调试，发现LK电机可以正常接收一次反馈报文，之后就进入`Hardfault_handler()`。HT和DJI电机均无此问题。进一步进行每条指令的调试，发现在成功接收到一次报文之后（接收报文指的是can发生中断并在处理函数中调用LK电机的解码函数，我们并没有查看measure值是否刷新，实际上这时候反馈值仍然为零），进入该电机的控制报文发送时，通过在`Hardfault_handler()`中添加汇编语句`asm("bx lr")`，即跳转到最后一次执行的指令，发现访问`hcan->state`会引起硬件错误。遇到这种情况，说明发生了越界访问或使用了野指针。检查hcan的值，发现是一个非常大的地址。因此怀疑hcan指针被其他的内存访问语句修改。
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||||
有了方向之后，进一步对每一个函数都进行单步进入调试，同时时刻监测hcan1的值。然而，这时候出现即使一开始就单步调试也无法进入LK电机解码函数的问题。于是，怀疑是CAN过滤器的配置问题，使得LK电机反馈报文被过滤，检查LK的接收id无误后，认为可能由于LK电机的发送和接收ID都比较大（0x140和0x280），CAN标准ID放不下。但是查阅CAN specification后发现standar ID可以容纳11位的值，应该不会有问题。于是把过滤器配置为mask模式，让bxCAN控制器接收所有报文（即不进行过滤）。然而还是不奏效，仍然无法收到数据。
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这时候想起HT电机是不支持多电机控制指令的，因此500Hz的控制频率似乎有些过高，相当于2ms内要完成2x4+1+2=11次CAN报文的发送。计算1M波特率下最大通信速率，果然超出了负载。于是降低`MotorTask()`的频率为200Hz，果然能重新接收到数据了。
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||||
继续单步调试，终于发现在`LKMotorDecode()`中，通过强制类型转换获取LKMotorInstance的时候，用错了变量，使得反馈值被写入电机的`CANInstance`内，导致hcan指向随机的地址，最终造成访问时引发hardfault。
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修改之后，将LK电机挂载到CAN2上，控制频率回到500Hz，程序正常运行。
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### 解决方案
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均衡总线负载，调节任务运行时间。
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