wheel_legged_gimbal/application/cmd/robot_cmd.c

// app
#include "robot_def.h"
#include "robot_cmd.h"
// module
#include "remote_control.h"
#include "ins_task.h"
#include "master_process.h"
#include "message_center.h"
#include "general_def.h"
#include "dji_motor.h"
#include "auto_aim.h"
#include "referee_task.h"
#include "referee_UI.h"
// bsp
#include "bsp_dwt.h"
#include "bsp_log.h"

// 私有宏,自动将编码器转换成角度值
#define YAW_ALIGN_ANGLE (YAW_CHASSIS_ALIGN_ECD * ECD_ANGLE_COEF_DJI) // 对齐时的角度,0-360
#define PTICH_HORIZON_ANGLE (PITCH_HORIZON_ECD * ECD_ANGLE_COEF_DJI) // pitch水平时电机的角度,0-360

/* cmd应用包含的模块实例指针和交互信息存储*/
#ifdef GIMBAL_BOARD // 对双板的兼容,条件编译
#include "can_comm.h"
#include "user_lib.h"

static CANCommInstance *cmd_can_comm; // 双板通信
#endif
#ifdef ONE_BOARD
static Publisher_t *chassis_cmd_pub;   // 底盘控制消息发布者
static Subscriber_t *chassis_feed_sub; // 底盘反馈信息订阅者
#endif                                 // ONE_BOARD

static Chassis_Ctrl_Cmd_s chassis_cmd_send;      // 发送给底盘应用的信息,包括控制信息和UI绘制相关
static Chassis_Upload_Data_s chassis_fetch_data; // 从底盘应用接收的反馈信息信息,底盘功率枪口热量与底盘运动状态等

static RC_ctrl_t *rc_data;              // 遥控器数据,初始化时返回
static VT_ctrl_t vt_data[2];               // 图传链路下发的键鼠遥控数据 与遥控器数据格式保持一致
static RecievePacket_t *vision_recv_data; // 视觉接收数据指针,初始化时返回
static SendPacket_t vision_send_data;  // 视觉发送数据

//自瞄相关信息
static Trajectory_Type_t trajectory_cal;
static Aim_Select_Type_t aim_select;
static uint32_t no_find_cnt; // 未发现目标计数
static uint8_t auto_aim_flag = 0; //辅助瞄准标志位  视野内有目标开启 目标丢失关闭

static Publisher_t *gimbal_cmd_pub;            // 云台控制消息发布者
static Subscriber_t *gimbal_feed_sub;          // 云台反馈信息订阅者
static Gimbal_Ctrl_Cmd_s gimbal_cmd_send;      // 传递给云台的控制信息
static Gimbal_Upload_Data_s gimbal_fetch_data; // 从云台获取的反馈信息

static Publisher_t *shoot_cmd_pub;           // 发射控制消息发布者
static Subscriber_t *shoot_feed_sub;         // 发射反馈信息订阅者
static Shoot_Ctrl_Cmd_s shoot_cmd_send;      // 传递给发射的控制信息
static Shoot_Upload_Data_s shoot_fetch_data; // 从发射获取的反馈信息

static Robot_Status_e robot_state; // 机器人整体工作状态

static referee_info_t* referee_data; // 用于获取裁判系统的数据
static Referee_Interactive_info_t ui_data; // UI数据，将底盘中的数据传入此结构体的对应变量中，UI会自动检测是否变化，对应显示UI

void RobotCMDInit()
{
    rc_data = RemoteControlInit(&huart3);   // 修改为对应串口,注意如果是自研板dbus协议串口需选用添加了反相器的那个
    vision_recv_data = VisionInit(&huart1); // 视觉通信串口

    referee_data = UITaskInit(&huart6,&ui_data); // 裁判系统初始化,会同时初始化UI

    gimbal_cmd_pub = PubRegister("gimbal_cmd", sizeof(Gimbal_Ctrl_Cmd_s));
    gimbal_feed_sub = SubRegister("gimbal_feed", sizeof(Gimbal_Upload_Data_s));
    shoot_cmd_pub = PubRegister("shoot_cmd", sizeof(Shoot_Ctrl_Cmd_s));
    shoot_feed_sub = SubRegister("shoot_feed", sizeof(Shoot_Upload_Data_s));

#ifdef ONE_BOARD // 双板兼容
    chassis_cmd_pub = PubRegister("chassis_cmd", sizeof(Chassis_Ctrl_Cmd_s));
    chassis_feed_sub = SubRegister("chassis_feed", sizeof(Chassis_Upload_Data_s));
#endif // ONE_BOARD
#ifdef GIMBAL_BOARD
    CANComm_Init_Config_s comm_conf = {
        .can_config = {
            .can_handle = &hcan1,
            .tx_id = 0x312,
            .rx_id = 0x311,
        },
        .recv_data_len = sizeof(Chassis_Upload_Data_s),
        .send_data_len = sizeof(Chassis_Ctrl_Cmd_s),
    };
    cmd_can_comm = CANCommInit(&comm_conf);
#endif // GIMBAL_BOARD
    gimbal_cmd_send.pitch = 0;

    robot_state = ROBOT_STOP; // 轮腿  上电后进入ROBOT_STOP 保证安全(对应倒地状态）
}

/**
 * @brief 根据gimbal app传回的当前电机角度计算和零位的误差
 *        单圈绝对角度的范围是0~360,说明文档中有图示
 *
 */

static void CalcOffsetAngle()
{
    // 别名angle提高可读性,不然太长了不好看,虽然基本不会动这个函数
    static float angle;
    static float offset_angle;
    angle = gimbal_fetch_data.yaw_motor_single_round_angle; // 从云台获取的当前yaw电机单圈角度
#if YAW_ECD_GREATER_THAN_4096                               // 如果大于180度
    if (angle > YAW_ALIGN_ANGLE && angle <= 180.0f + YAW_ALIGN_ANGLE)
        chassis_cmd_send.offset_angle = angle - YAW_ALIGN_ANGLE;
    else if (angle > 180.0f + YAW_ALIGN_ANGLE)
        chassis_cmd_send.offset_angle = angle - YAW_ALIGN_ANGLE - 360.0f;
    else
        chassis_cmd_send.offset_angle = angle - YAW_ALIGN_ANGLE;
#else // 小于180度
    if (angle > YAW_ALIGN_ANGLE)
        chassis_cmd_send.offset_angle = angle - YAW_ALIGN_ANGLE;
    else if (angle <= YAW_ALIGN_ANGLE && angle >= YAW_ALIGN_ANGLE - 180.0f)
        chassis_cmd_send.offset_angle = angle - YAW_ALIGN_ANGLE;
    else
        chassis_cmd_send.offset_angle = angle - YAW_ALIGN_ANGLE + 360.0f;
#endif
}

/**
 * @brief 控制输入为遥控器(调试时)的模式和控制量设置
 *
 */
static void RemoteControlSet()
{
    // 控制底盘和云台运行模式,云台待添加,云台是否始终使用IMU数据?
    if (switch_is_down(rc_data[TEMP].rc.switch_right)) // 右侧开关状态[下],小陀螺
    {
        chassis_cmd_send.chassis_mode = CHASSIS_ROTATE;
        gimbal_cmd_send.gimbal_mode = GIMBAL_GYRO_MODE;
    }
    else if (switch_is_mid(rc_data[TEMP].rc.switch_right)) // 右侧开关状态[中],底盘跟随模式
    {
        chassis_cmd_send.chassis_mode = CHASSIS_FOLLOW_GIMBAL_YAW;
        gimbal_cmd_send.gimbal_mode = GIMBAL_FREE_MODE;
    }

    // 云台参数,确定云台控制数据
    if (switch_is_mid(rc_data[TEMP].rc.switch_left) ||
        (vision_recv_data->x == 0 && vision_recv_data->y == 0 && vision_recv_data->z == 0
         && vision_recv_data->vx == 0 && vision_recv_data->vy == 0 &&
         vision_recv_data->vz == 0)) // 左侧开关状态为[中],或视觉未识别到目标,纯遥控器拨杆控制
    {
        // 待添加,视觉会发来和目标的误差,同样将其转化为total angle的增量进行控制
        // ...
        float yaw_add = -0.0005f * (float) rc_data[TEMP].rc.rocker_l_;
        float pitch_add = -0.0003f * (float) rc_data[TEMP].rc.rocker_l1;


        gimbal_cmd_send.yaw += yaw_add;
        gimbal_cmd_send.pitch += pitch_add;

//        if (gimbal_cmd_send.pitch >= PITCH_MAX_ANGLE) gimbal_cmd_send.pitch = PITCH_MAX_ANGLE;
//        if (gimbal_cmd_send.pitch <= PITCH_MIN_ANGLE) gimbal_cmd_send.pitch = PITCH_MIN_ANGLE;


    }
    // 左侧开关状态为[下],视觉模式
    if (switch_is_down(rc_data[TEMP].rc.switch_left)) {
        trajectory_cal.v0 = 30; //弹速30
        if (vision_recv_data->x == 0 && vision_recv_data->y == 0 && vision_recv_data->z == 0
            && vision_recv_data->vx == 0 && vision_recv_data->vy == 0 && vision_recv_data->vz == 0) {
            aim_select.suggest_fire = 0;
            //未发现目标
            no_find_cnt++;

            if (no_find_cnt >= 2000) {
                //gimbal_scan_flag = 1;
                //auto_aim_flag = 0;
            }
            //else
            //auto_aim_flag = 1;
        } else {
            //弹道解算
            no_find_cnt = 0;
            auto_aim_flag = 1;

            auto_aim(&aim_select, &trajectory_cal, vision_recv_data);

            gimbal_cmd_send.yaw = trajectory_cal.cmd_yaw * 180 / PI;

            gimbal_cmd_send.pitch = trajectory_cal.cmd_pitch * 180 / PI;

            float yaw_err = fabsf(trajectory_cal.cmd_yaw - gimbal_cmd_send.yaw);
            if (yaw_err <= 0.008) //3度
                aim_select.suggest_fire = 1;
            else
                aim_select.suggest_fire = 0;
        }
    }
    // 云台软件限位

    // 底盘参数,目前没有加入小陀螺(调试似乎暂时没有必要),系数需要调整
    chassis_cmd_send.vx = 8.0f * (float)rc_data[TEMP].rc.rocker_r1; // _水平方向
    chassis_cmd_send.vy = 8.0f * (float)rc_data[TEMP].rc.rocker_r_; // 1数值方向
    //chassis_cmd_send.wz = 8.0f * (float)rc_data[TEMP].rc.rocker_r_; // 1数值方向

    // 发射参数
    if (switch_is_up(rc_data[TEMP].rc.switch_right)) // 右侧开关状态[上],弹舱打开
        ;                                            // 弹舱舵机控制,待添加servo_motor模块,开启
    else
        ; // 弹舱舵机控制,待添加servo_motor模块,关闭

    // 摩擦轮控制,拨轮向上打为负,向下为正
    if (rc_data[TEMP].rc.dial < -100) // 向上超过100,打开摩擦轮
        shoot_cmd_send.friction_mode = FRICTION_ON;
    else
        shoot_cmd_send.friction_mode = FRICTION_OFF;
    // 拨弹控制,遥控器固定为一种拨弹模式,可自行选择
    if (rc_data[TEMP].rc.dial < -500)
        shoot_cmd_send.load_mode = LOAD_BURSTFIRE;
    else
        shoot_cmd_send.load_mode = LOAD_STOP;
    // 射频控制,固定每秒1发,后续可以根据左侧拨轮的值大小切换射频,
    shoot_cmd_send.shoot_rate = 8;
    //检测到卡弹  拨弹盘反转
    if(shoot_fetch_data.stalled_flag == 1)
        shoot_cmd_send.load_mode = LOAD_REVERSE;
}

/**
 * @brief 输入为键鼠时模式和控制量设置
 *
 */
static void MouseKeySet()
{
    chassis_cmd_send.vx = rc_data[TEMP].key[KEY_PRESS].w * 300 - rc_data[TEMP].key[KEY_PRESS].s * 300; // 系数待测
    chassis_cmd_send.vy = rc_data[TEMP].key[KEY_PRESS].s * 300 - rc_data[TEMP].key[KEY_PRESS].d * 300;

    gimbal_cmd_send.yaw += (float)rc_data[TEMP].mouse.x / 660 * 10; // 系数待测
    gimbal_cmd_send.pitch += (float)rc_data[TEMP].mouse.y / 660 * 10;

    switch (rc_data[TEMP].key_count[KEY_PRESS][Key_Z] % 3) // Z键设置弹速
    {
    case 0:
        shoot_cmd_send.bullet_speed = 15;
        break;
    case 1:
        shoot_cmd_send.bullet_speed = 18;
        break;
    default:
        shoot_cmd_send.bullet_speed = 30;
        break;
    }
    switch (rc_data[TEMP].key_count[KEY_PRESS][Key_E] % 4) // E键设置发射模式
    {
    case 0:
        shoot_cmd_send.load_mode = LOAD_STOP;
        break;
    case 1:
        shoot_cmd_send.load_mode = LOAD_1_BULLET;
        break;
    case 2:
        shoot_cmd_send.load_mode = LOAD_3_BULLET;
        break;
    default:
        shoot_cmd_send.load_mode = LOAD_BURSTFIRE;
        break;
    }
    switch (rc_data[TEMP].key_count[KEY_PRESS][Key_R] % 2) // R键开关弹舱
    {
    case 0:
        shoot_cmd_send.lid_mode = LID_OPEN;
        break;
    default:
        shoot_cmd_send.lid_mode = LID_CLOSE;
        break;
    }
    switch (rc_data[TEMP].key_count[KEY_PRESS][Key_F] % 2) // F键开关摩擦轮
    {
    case 0:
        shoot_cmd_send.friction_mode = FRICTION_OFF;
        break;
    default:
        shoot_cmd_send.friction_mode = FRICTION_ON;
        break;
    }
    switch (rc_data[TEMP].key_count[KEY_PRESS][Key_C] % 4) // C键设置底盘速度
    {
    case 0:
        chassis_cmd_send.chassis_speed_buff = 40;
        break;
    case 1:
        chassis_cmd_send.chassis_speed_buff = 60;
        break;
    case 2:
        chassis_cmd_send.chassis_speed_buff = 80;
        break;
    default:
        chassis_cmd_send.chassis_speed_buff = 100;
        break;
    }
    switch (rc_data[TEMP].key[KEY_PRESS].shift) // 待添加 按shift允许超功率 消耗缓冲能量
    {
    case 1:

        break;

    default:

        break;
    }
}

/**
 * @brief 输入为（图传链路）键鼠时模式和控制量设置
 *
 */
static void VTMouseKeySet()
{
    // 鼠标解析
    vt_data[TEMP].mouse.x = referee_data->RemoteControl.mouse_x; //!< Mouse X axis
    vt_data[TEMP].mouse.y = referee_data->RemoteControl.mouse_y; //!< Mouse Y axis
    vt_data[TEMP].mouse.press_l = referee_data->RemoteControl.left_button_down;                 //!< Mouse Left Is Press ?
    vt_data[TEMP].mouse.press_r = referee_data->RemoteControl.right_button_down;                //!< Mouse Right Is Press ?

    //  位域的按键值解算,直接memcpy即可,注意小端低字节在前,即lsb在第一位,msb在最后
    *(uint16_t *)&vt_data[TEMP].key[KEY_PRESS] = referee_data->RemoteControl.keyboard_value;

    if (vt_data[TEMP].key[KEY_PRESS].ctrl) // ctrl键按下
        vt_data[TEMP].key[KEY_PRESS_WITH_CTRL] = vt_data[TEMP].key[KEY_PRESS];
    else
        memset(&vt_data[TEMP].key[KEY_PRESS_WITH_CTRL], 0, sizeof(Key_t));
    if (vt_data[TEMP].key[KEY_PRESS].shift) // shift键按下
        vt_data[TEMP].key[KEY_PRESS_WITH_SHIFT] = vt_data[TEMP].key[KEY_PRESS];
    else
        memset(&vt_data[TEMP].key[KEY_PRESS_WITH_SHIFT], 0, sizeof(Key_t));

    uint16_t key_now = vt_data[TEMP].key[KEY_PRESS].keys,                   // 当前按键是否按下
    key_last = vt_data[LAST].key[KEY_PRESS].keys,                       // 上一次按键是否按下
    key_with_ctrl = vt_data[TEMP].key[KEY_PRESS_WITH_CTRL].keys,        // 当前ctrl组合键是否按下
    key_with_shift = vt_data[TEMP].key[KEY_PRESS_WITH_SHIFT].keys,      //  当前shift组合键是否按下
    key_last_with_ctrl = vt_data[LAST].key[KEY_PRESS_WITH_CTRL].keys,   // 上一次ctrl组合键是否按下
    key_last_with_shift = vt_data[LAST].key[KEY_PRESS_WITH_SHIFT].keys; // 上一次shift组合键是否按下

    for (uint16_t i = 0, j = 0x1; i < 16; j <<= 1, i++)
    {
        if (i == 4 || i == 5) // 4,5位为ctrl和shift,直接跳过
            continue;
        // 如果当前按键按下,上一次按键没有按下,且ctrl和shift组合键没有按下,则按键按下计数加1(检测到上升沿)
        if ((key_now & j) && !(key_last & j) && !(key_with_ctrl & j) && !(key_with_shift & j))
            vt_data[TEMP].key_count[KEY_PRESS][i]++;
        // 当前ctrl组合键按下,上一次ctrl组合键没有按下,则ctrl组合键按下计数加1(检测到上升沿)
        if ((key_with_ctrl & j) && !(key_last_with_ctrl & j))
            vt_data[TEMP].key_count[KEY_PRESS_WITH_CTRL][i]++;
        // 当前shift组合键按下,上一次shift组合键没有按下,则shift组合键按下计数加1(检测到上升沿)
        if ((key_with_shift & j) && !(key_last_with_shift & j))
            vt_data[TEMP].key_count[KEY_PRESS_WITH_SHIFT][i]++;
    }

    memcpy(&vt_data[LAST], &vt_data[TEMP], sizeof(VT_ctrl_t)); // 保存上一次的数据,用于按键持续按下和切换的判断

    chassis_cmd_send.vx = vt_data[TEMP].key[KEY_PRESS].w * 1500 - vt_data[TEMP].key[KEY_PRESS].s * 1500; // 系数待测
    //chassis_cmd_send.vy = vt_data[TEMP].key[KEY_PRESS].s * 800 - vt_data[TEMP].key[KEY_PRESS].d * 800;

    gimbal_cmd_send.yaw -= (float)vt_data[TEMP].mouse.x / 660 * 5; // 系数待测
    gimbal_cmd_send.pitch += (float)vt_data[TEMP].mouse.y / 660 * 10;


    switch (vt_data[TEMP].key_count[KEY_PRESS][Key_F] % 2) // F键开关摩擦轮
    {
        case 0:
            shoot_cmd_send.friction_mode = FRICTION_OFF;
            break;
        default:
            shoot_cmd_send.friction_mode = FRICTION_ON;
            break;
    }

    switch (vt_data[TEMP].key_count[KEY_PRESS][Key_Q] % 2) // Q键侧身
    {
        case 0:
            //chassis_cmd_send.offset_angle = CalcOffsetAngle();
            chassis_cmd_send.chassis_mode = CHASSIS_FOLLOW_GIMBAL_YAW;
            break;
        default:
            //chassis_cmd_send.offset_angle = loop_float_constrain(CalcOffsetAngle() + 90,-180,180);
            chassis_cmd_send.chassis_mode = CHASSIS_LATERAL;
            break;
    }
}

/**
 * @brief  紧急停止,包括遥控器左上侧拨轮打满/重要模块离线/双板通信失效等
 *         停止的阈值'300'待修改成合适的值,或改为开关控制.
 *
 * @todo   后续修改为遥控器离线则电机停止(关闭遥控器急停),通过给遥控器模块添加daemon实现
 *
 */
static void EmergencyHandler()
{
    // 拨轮的向下拨超过一半进入急停模式.注意向打时下拨轮是正
    if (rc_data[TEMP].rc.dial > 300 || robot_state == ROBOT_STOP) // 还需添加重要应用和模块离线的判断
    {
        robot_state = ROBOT_STOP;
        gimbal_cmd_send.gimbal_mode = GIMBAL_ZERO_FORCE;
        chassis_cmd_send.chassis_mode = CHASSIS_ZERO_FORCE;
        shoot_cmd_send.shoot_mode = SHOOT_OFF;
        shoot_cmd_send.friction_mode = FRICTION_OFF;
        shoot_cmd_send.load_mode = LOAD_STOP;
        LOGERROR("[CMD] emergency stop!");
    }
    // 遥控器右侧开关为[上],恢复正常运行
    if (switch_is_up(rc_data[TEMP].rc.switch_right))
    {
        robot_state = ROBOT_READY;
        shoot_cmd_send.shoot_mode = SHOOT_ON;
        LOGINFO("[CMD] reinstate, robot ready");
    }
}

/* 机器人核心控制任务,200Hz频率运行(必须高于视觉发送频率) */
void RobotCMDTask()
{
    // 从其他应用获取回传数据
#ifdef ONE_BOARD
    SubGetMessage(chassis_feed_sub, (void *)&chassis_fetch_data);
#endif // ONE_BOARD
#ifdef GIMBAL_BOARD
    chassis_fetch_data = *(Chassis_Upload_Data_s *)CANCommGet(cmd_can_comm);
#endif // GIMBAL_BOARD
    SubGetMessage(shoot_feed_sub, &shoot_fetch_data);
    SubGetMessage(gimbal_feed_sub, &gimbal_fetch_data);

    // 根据gimbal的反馈值计算云台和底盘正方向的夹角,不需要传参,通过static私有变量完成
    CalcOffsetAngle();
    // 根据遥控器左侧开关,确定当前使用的控制模式为遥控器调试还是键鼠
    if (switch_is_down(rc_data[TEMP].rc.switch_left)) // 遥控器左侧开关状态为[下],遥控器控制
    {
        RemoteControlSet();
    }

    else if (switch_is_up(rc_data[TEMP].rc.switch_left)) // 遥控器左侧开关状态为[上],键盘控制
    {
        MouseKeySet();
    }

    else if (switch_is_mid(rc_data[TEMP].rc.switch_left)) // 遥控器左侧开关状态为[上],键盘控制
        VTMouseKeySet();

    EmergencyHandler(); // 处理模块离线和遥控器急停等紧急情况

    // 设置视觉发送数据,还需增加加速度和角速度数据
    // VisionSetFlag(chassis_fetch_data.enemy_color,,chassis_fetch_data.bullet_speed)

    // 推送消息,双板通信,视觉通信等
    // 其他应用所需的控制数据在remotecontrolsetmode和mousekeysetmode中完成设置
#ifdef ONE_BOARD
    PubPushMessage(chassis_cmd_pub, (void *)&chassis_cmd_send);
#endif // ONE_BOARD
#ifdef GIMBAL_BOARD
    CANCommSend(cmd_can_comm, (void *)&chassis_cmd_send);
#endif // GIMBAL_BOARD
    PubPushMessage(shoot_cmd_pub, (void *)&shoot_cmd_send);
    PubPushMessage(gimbal_cmd_pub, (void *)&gimbal_cmd_send);
    VisionSend(&vision_send_data);
}