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application

neozng1@hnu.edu.cn

这是application层的说明。

todo: 是否有必要将所有电机等模块的初始化参数放到一个头文件?

使用说明

在main函数中包含robot.h头文件,这是对整车的抽象。将INStaskmotortaskledtaskmonitortask这四个task加入freertos.c中,创建对应的任务,设置合适的任务运行间隔;然后将robottask放入freertos.c中同样以一定的频率运行。 在初始化实时系统之前,在main()中调用RobotInit()进行整车的初始化。

关于运行的任务INStask的运行频率必须为1kHzmotortask推荐的运行频率为200Hz~1000Hz详情见module/motor/motor_task.c在MotorTask内部对于高实时性要求的电机可以提升到1kHz不过要注意CAN总线的负载。monitortask的运行频率为100Hzrobottask的运行频率推荐为150Hz以上应当高于视觉发送的频率若后续使用插帧同样应该保证不低过motortask太多。

若使用双板,则在robot_def.h中给对应的开发板设定宏定义,如底盘板使用#define CHASSIS_BOARD,云台板使用#define GIMBAL_BOARD;单个开发板控制整车,则定义#define ONE_BOARD。在每个应用中都已经使用编译预处理指令完成条件编译会自动根据设定的宏切换功能。使用双板的时候目前板间通信通过CAN完成因此两个开发板会挂载在一条总线上在两个开发板对这条总线的其他使用CAN的设备进行配置时注意不要发生ID冲突,还要注意防止负载过大

同样,在该文件中你需要修改一些关于机器人的参数。比如底盘和云台对齐时yaw电机编码器的值拨盘的单圈载弹量、底盘的轴距等等。

封装总览

Robot.c是整个机器人的抽象其下有4个应用robot_cmdgimbalchassisshoot。此框架当前是针对步兵/英雄/哨兵设计的其他机器人只需要根据各自的特殊机构进行修改即可。robot_cmd是整个机器人的核心应用其负责接受遥控器/上位机发来的指令并将指令转化为实际的运动控制目标发送给其他三个应用。后者会根据robot_cmd发来的命令设定电机和其他执行单元的参考值等。

为了进一步解耦应用之间的关系app层并没有module和bsp之间的那种层级结构或设计模式中所谓的结构类型模式即robot_cmd包含其他三个模块而采用了应用并列的发布-订阅机制四个应用之间没有任何相互包含关系他们之间的通信通过module层提供的message_center实现。每个应用会通过该模块向一些话题事件发布一些消息同时从一些话题订阅消息。如robot_cmd应用会发布其他三个模块的控制信息同时订阅其他三个模块的反馈信息。其他三个模块会订阅robot_cmd发布的控制信息同时发布反馈给robot_cmd的信息他们不需要知道彼此的存在只是从message_center处获取其他应用发布的消息或向自己发布的话题推送消息。

application在初始化module的时候初始化参数会包含部分bsp的内容但仅仅是外设和引脚的选择以及id设置用于通信的外设需要id设置。实际上当前框架的app层和cubemx初始化部分耦合在配置的时候就必须确定每个外设的作用和归属权一旦cubemx完成设置app层必须按照对应参数设置引脚和并分配module的外设。后续考虑将cubemx和bsp耦合去除顶层代码和底层的关系

整车程序流程

graph TD
main调用RobotInit进行初始化 --> RobotInit调用基础bsp初始化以及各个app的初始化 --> 各个app进行消息订阅初始化和自有模块的初始化 --> 启动实时系统 --> 各任务开始运行

任务开始之后每个app之间的交互关系如下

graph TD
robot_cmd获取遥控器/上位机指令以及各个应用发布的回传信息 --> 将指令转化为具体的控制信息 --> 发布指令到对应话题

gimbal/chassis/shoot则根据订阅的robot_cmd发布的消息将具体的控制信息根据当前模式转化为执行单元的目标值通过自己拥有的模块完成这些指令然后把回传的信息发布到对应话题。

每个应用的具体流程和实现,参见它们各自的说明文档。

开发要点

各个应用之间务必通过message_center以发布-订阅的方式进行消息交换,不要出现包含关系,这可以大大减小耦合度并提高合作开发的效率。