diff --git a/.claude/settings.local.json b/.claude/settings.local.json index e3e39ce..c17505a 100644 --- a/.claude/settings.local.json +++ b/.claude/settings.local.json @@ -5,7 +5,11 @@ "Bash(cmake -G \"Ninja\" -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=../../cmake/gcc-arm-none-eabi.cmake ../..)", "Bash(ninja)", "Bash(ninja clean *)", - "Bash(git add *)" + "Bash(git add *)", + "Bash(ninja -j1)", + "Bash(ninja -j1 CMakeFiles/CloudPlant.dir/modules/bus/soft_i2c/soft_i2c.c.obj CMakeFiles/CloudPlant.dir/modules/bus/soft_i2c/soft_i2c_hal.c.obj CMakeFiles/CloudPlant.dir/hal/stm32f4/soft_i2c/hal_soft_i2c.c.obj CMakeFiles/CloudPlant.dir/bsp/stm32f4/soft_i2c/bsp_soft_i2c.c.obj)", + "Bash(ninja:*)", + "Bash(findstr:*)" ] } } diff --git a/3rdparty/pid/PID.c b/3rdparty/pid/PID.c deleted file mode 100644 index 633df2b..0000000 --- a/3rdparty/pid/PID.c +++ /dev/null @@ -1,75 +0,0 @@ -#include "PID.h" - -void PIDController_Init(PIDController* pid) -{ - - /* Clear controller variables */ - pid->integrator = 0.0f; - pid->prevError = 0.0f; - - pid->differentiator = 0.0f; - pid->prevMeasurement = 0.0f; - - pid->out = 0.0f; -} - -float PIDController_Update(PIDController* pid, float setpoint, float measurement) -{ - - /* - * Error signal - */ - float error = setpoint - measurement; - - /* - * Proportional - */ - float proportional = pid->Kp * error; - - /* - * Integral - */ - pid->integrator = pid->integrator + 0.5f * pid->Ki * pid->T * (error + pid->prevError); - - /* Anti-wind-up via integrator clamping */ - if (pid->integrator > pid->limMaxInt) { - - pid->integrator = pid->limMaxInt; - - } else if (pid->integrator < pid->limMinInt) { - - pid->integrator = pid->limMinInt; - } - - /* - * Derivative (band-limited differentiator) - */ - - pid->differentiator = - -(2.0f * pid->Kd * - (measurement - - pid->prevMeasurement) /* Note: derivative on measurement, therefore minus sign in front of equation! */ - + (2.0f * pid->tau - pid->T) * pid->differentiator) / - (2.0f * pid->tau + pid->T); - - /* - * Compute output and apply limits - */ - pid->out = proportional + pid->integrator + pid->differentiator; - - if (pid->out > pid->limMax) { - - pid->out = pid->limMax; - - } else if (pid->out < pid->limMin) { - - pid->out = pid->limMin; - } - - /* Store error and measurement for later use */ - pid->prevError = error; - pid->prevMeasurement = measurement; - - /* Return controller output */ - return pid->out; -} diff --git a/3rdparty/pid/PID.h b/3rdparty/pid/PID.h deleted file mode 100644 index 5a5c39d..0000000 --- a/3rdparty/pid/PID.h +++ /dev/null @@ -1,39 +0,0 @@ -#ifndef PID_CONTROLLER_H -#define PID_CONTROLLER_H - -typedef struct { - - /* Controller gains */ - float Kp; - float Ki; - float Kd; - - /* Derivative low-pass filter time constant */ - float tau; - - /* Output limits */ - float limMin; - float limMax; - - /* Integrator limits */ - float limMinInt; - float limMaxInt; - - /* Sample time (in seconds) */ - float T; - - /* Controller "memory" */ - float integrator; - float prevError; /* Required for integrator */ - float differentiator; - float prevMeasurement; /* Required for differentiator */ - - /* Controller output */ - float out; - -} PIDController; - -void PIDController_Init(PIDController *pid); -float PIDController_Update(PIDController *pid, float setpoint, float measurement); - -#endif diff --git a/CMakeLists.txt b/CMakeLists.txt index d7caa0f..4fd07fb 100644 --- a/CMakeLists.txt +++ b/CMakeLists.txt @@ -21,8 +21,6 @@ endif() # Set the project name set(CMAKE_PROJECT_NAME CloudPlant) -# Include toolchain file -include("cmake/gcc-arm-none-eabi.cmake") # Enable compile command to ease indexing with e.g. clangd set(CMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS TRUE) @@ -54,23 +52,24 @@ target_sources(${CMAKE_PROJECT_NAME} PRIVATE modules/device/can/can_device.c modules/control/pid/pid.c modules/bus/soft_i2c/soft_i2c.c - modules/bus/soft_i2c/soft_i2c_hal.c bsp/stm32f4/can/bsp_can.c bsp/stm32f4/led/bsp_led.c bsp/stm32f4/i2c/bsp_i2c.c bsp/stm32f4/gpio/bsp_gpio.c + bsp/stm32f4/soft_i2c/bsp_soft_i2c.c hal/stm32f4/can/hal_can.c hal/stm32f4/led/hal_led.c hal/stm32f4/i2c/hal_i2c.c hal/stm32f4/gpio/hal_gpio.c + hal/stm32f4/soft_i2c/hal_soft_i2c.c app/app_init.c app/control_task.c app/sensor_task.c - app/sensor_i2c_port.c interfaces/led/led_if.c interfaces/can/can_if.c interfaces/i2c/i2c_if.c interfaces/gpio/gpio_if.c + interfaces/soft_i2c/soft_i2c_if.c ) @@ -88,15 +87,18 @@ target_include_directories(${CMAKE_PROJECT_NAME} PRIVATE ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/bsp/stm32f4/led ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/bsp/stm32f4/i2c ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/bsp/stm32f4/gpio + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/bsp/stm32f4/soft_i2c ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/app ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/hal/stm32f4/led ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/hal/stm32f4/can ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/hal/stm32f4/i2c ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/hal/stm32f4/gpio + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/hal/stm32f4/soft_i2c ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/interfaces/led ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/interfaces/can ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/interfaces/i2c ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/interfaces/gpio + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/interfaces/soft_i2c ) # Add project symbols (macros) diff --git a/CloudPlant.ioc b/CloudPlant.ioc index f10ec4b..89773f3 100644 --- a/CloudPlant.ioc +++ b/CloudPlant.ioc @@ -91,6 +91,14 @@ PB12.Mode=CAN_Activate PB12.Signal=CAN2_RX PB13.Mode=CAN_Activate PB13.Signal=CAN2_TX +PCC.Checker=false +PCC.Display=Plot\: All Steps +PCC.Line=STM32F407/417 +PCC.MCU=STM32F407Z(E-G)Tx +PCC.PartNumber=STM32F407ZGTx +PCC.Series=STM32F4 +PCC.Temperature=25 +PCC.Vdd=3.3 PD0.Locked=true PD0.Mode=CAN_Activate PD0.Signal=CAN1_RX @@ -111,16 +119,16 @@ PF1.Mode=I2C PF1.Signal=I2C2_SCL PF12.GPIOParameters=GPIO_Speed,PinState,GPIO_PuPd,GPIO_Label,GPIO_ModeDefaultOutputPP PF12.GPIO_Label=SDA -PF12.GPIO_ModeDefaultOutputPP=GPIO_MODE_OUTPUT_PP -PF12.GPIO_PuPd=GPIO_NOPULL +PF12.GPIO_ModeDefaultOutputPP=GPIO_MODE_OUTPUT_OD +PF12.GPIO_PuPd=GPIO_PULLUP PF12.GPIO_Speed=GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH PF12.Locked=true PF12.PinState=GPIO_PIN_SET PF12.Signal=GPIO_Output PF14.GPIOParameters=GPIO_Speed,PinState,GPIO_PuPd,GPIO_Label,GPIO_ModeDefaultOutputPP PF14.GPIO_Label=SCL -PF14.GPIO_ModeDefaultOutputPP=GPIO_MODE_OUTPUT_PP -PF14.GPIO_PuPd=GPIO_NOPULL +PF14.GPIO_ModeDefaultOutputPP=GPIO_MODE_OUTPUT_OD +PF14.GPIO_PuPd=GPIO_PULLUP PF14.GPIO_Speed=GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH PF14.Locked=true PF14.PinState=GPIO_PIN_SET @@ -146,6 +154,7 @@ ProjectManager.DeletePrevious=true ProjectManager.DeviceId=STM32F407ZGTx ProjectManager.FirmwarePackage=STM32Cube FW_F4 V1.28.3 ProjectManager.FreePins=false +ProjectManager.FreePinsContext= ProjectManager.HalAssertFull=false ProjectManager.HeapSize=0x200 ProjectManager.KeepUserCode=true diff --git a/Core/Src/gpio.c b/Core/Src/gpio.c index fb60db0..5291c51 100644 --- a/Core/Src/gpio.c +++ b/Core/Src/gpio.c @@ -71,8 +71,8 @@ void MX_GPIO_Init(void) /*Configure GPIO pins : SDA_Pin SCL_Pin */ GPIO_InitStruct.Pin = SDA_Pin|SCL_Pin; - GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; - GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; + GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD; + GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH; HAL_GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStruct); diff --git a/app/app.h b/app/app.h index 81e3c5e..eeb87fc 100644 --- a/app/app.h +++ b/app/app.h @@ -6,6 +6,7 @@ #include "hal_i2c.h" #include "hal_can.h" #include "hal_led.h" +#include "hal_soft_i2c.h" #include "freertos.h" #include "pid.h" #include @@ -13,7 +14,6 @@ #include "cmsis_os.h" #include "projdefs.h" #include "wit_c_sdk.h" -#include "soft_i2c.h" void app_init(void); void sensor_task(void); void control_task(void); diff --git a/app/app_init.c b/app/app_init.c index 39ec6ef..41544e9 100644 --- a/app/app_init.c +++ b/app/app_init.c @@ -4,11 +4,6 @@ static led_t led0, led1, led2; -soft_i2c_t i2c; - - - - void app_init(void) { // 初始化硬件抽象层 @@ -16,6 +11,7 @@ void app_init(void) hal_led_init_all(); hal_can_init_all(); hal_gpio_init_all(); + hal_soft_i2c_init_all(); // 初始化外设 led_init(&led0, 0); led_init(&led1, 1); @@ -23,15 +19,10 @@ void app_init(void) led_on(&led0); led_on(&led1); led_on(&led2); - soft_i2c_config_t config = { - .sda_gpio_ch = 0, /* 根据实际硬件修改 */ - .scl_gpio_ch = 1, - .delay_us = 5, /* 100kHz */ - .open_drain = true - }; - soft_i2c_init(&i2c, &config); + led_off(&led0); - printf("Hardware initialized\r\n"); + + printf("[app_init] Hardware initialized\r\n"); } diff --git a/app/control_task.c b/app/control_task.c index f096826..e007c2c 100644 --- a/app/control_task.c +++ b/app/control_task.c @@ -93,19 +93,20 @@ float PID_Compute(PID_t *pid, float target, float actual) void control_task(void) { - int32_t yaw_cmd, pitch_cmd; - float roll_comp, pitch_comp; + // int32_t yaw_cmd, pitch_cmd; + // float roll_comp, pitch_comp; - printf("[gimbal] starting stabilization control\n"); + printf("[control_task] starting stabilization control\n"); /* 1. 初始化 PID 参数 */ /* Roll 轴 PID：控制 Yaw 电机来补偿 Roll 倾斜 */ - PID_Init(&g_roll_pid, 0.5f, 0.01f, 0.1f, 18000.0f); /* 最大补偿 180 度 */ + // PID_Init(&g_roll_pid, 0.5f, 0.01f, 0.1f, 18000.0f); /* 最大补偿 180 度 */ /* Pitch 轴 PID：控制 Pitch 电机补偿 Pitch 倾斜 */ - PID_Init(&g_pitch_pid, 0.5f, 0.01f, 0.1f, 9000.0f); /* 最大补偿 90 度 */ + // PID_Init(&g_pitch_pid, 0.5f, 0.01f, 0.1f, 9000.0f); /* 最大补偿 90 度 */ /* 2. 初始化电机 */ + // osDelay(pdMS_TO_TICKS(1000)); mf4010v2_init(&motor_yaw, 0x141, 1); /* Yaw 电机 ID: 0x141, CAN2 */ mf4010v2_init(&motor_pitch, 0x142, 1); /* Pitch 电机 ID: 0x142, CAN2 */ @@ -113,38 +114,40 @@ void control_task(void) mf4010v2_close(&motor_yaw); mf4010v2_close(&motor_pitch); + printf("[control_task] motor yaw is fault: %d\n", mf4010v2_is_fault(&motor_yaw)); + printf("[control_task] motor pitch is fault: %d\n", mf4010v2_is_fault(&motor_pitch)); /* 等待 IMU 稳定 */ - osDelay(pdMS_TO_TICKS(1000)); + osDelay(pdMS_TO_TICKS(5000)); /* 4. 使能电机 */ mf4010v2_run(&motor_yaw); mf4010v2_run(&motor_pitch); - printf("[gimbal] stabilization enabled\n"); + printf("[control_task] stabilization enabled\n"); /* 主控制循环 (100Hz) */ while (1) { /* 读取 IMU 数据 */ - float current_roll = fAngle[0]; /* Roll 角 */ - float current_pitch = fAngle[1]; /* Pitch 角 */ + // float current_roll = fAngle[0]; /* Roll 角 */ + // float current_pitch = fAngle[1]; /* Pitch 角 */ - /* PID 计算补偿量 */ - /* 目标：Roll=0, Pitch=0 */ - roll_comp = PID_Compute(&g_roll_pid, g_target_roll, current_roll); - pitch_comp = PID_Compute(&g_pitch_pid, g_target_pitch, current_pitch); + // /* PID 计算补偿量 */ + // /* 目标：Roll=0, Pitch=0 */ + // roll_comp = PID_Compute(&g_roll_pid, g_target_roll, current_roll); + // pitch_comp = PID_Compute(&g_pitch_pid, g_target_pitch, current_pitch); - /* 运动学映射：补偿量 -> 电机角度 */ - /* 对于 Pitch-Yaw 云台： - * - Pitch 倾斜 → Pitch 电机反向补偿 - * - Roll 倾斜 → Yaw 电机 + Pitch 电机联合补偿（简化为 Yaw 电机） - */ - yaw_cmd = (int32_t)(roll_comp * 100.0f); /* 转为 0.01 度 */ - pitch_cmd = (int32_t)(pitch_comp * 100.0f); + // /* 运动学映射：补偿量 -> 电机角度 */ + // /* 对于 Pitch-Yaw 云台： + // * - Pitch 倾斜 → Pitch 电机反向补偿 + // * - Roll 倾斜 → Yaw 电机 + Pitch 电机联合补偿（简化为 Yaw 电机） + // */ + // yaw_cmd = (int32_t)(roll_comp * 100.0f); /* 转为 0.01 度 */ + // pitch_cmd = (int32_t)(pitch_comp * 100.0f); - /* 发送位置指令到电机 */ - /* 使用增量位置控制，直接叠加补偿量 */ - mf4010v2_set_angle(&motor_yaw, motor_yaw.current_angle + yaw_cmd); - mf4010v2_set_angle(&motor_pitch, motor_pitch.current_angle + pitch_cmd); + // /* 发送位置指令到电机 */ + // /* 使用增量位置控制，直接叠加补偿量 */ + // mf4010v2_set_angle(&motor_yaw, motor_yaw.current_angle + yaw_cmd); + // mf4010v2_set_angle(&motor_pitch, motor_pitch.current_angle + pitch_cmd); /* 100Hz 控制循环 */ osDelay(pdMS_TO_TICKS(10)); diff --git a/app/sensor_i2c_port.c b/app/sensor_i2c_port.c deleted file mode 100644 index 35d3cc6..0000000 --- a/app/sensor_i2c_port.c +++ /dev/null @@ -1,83 +0,0 @@ -/** - * @file sensor_i2c_port.c - * @brief Sensor I2C 端口适配层（基于 Soft I2C） - * @note 替换原有的 IIC_* 函数，使用 Soft I2C 实现 - */ - -#include "soft_i2c.h" -#include - -/* ============================================================================ - * 配置区域 - * ============================================================================ */ - -/** - * @brief Soft I2C 实例配置 - * @note 根据实际硬件连接修改引脚 - */ -#define SOFT_I2C_SDA_GPIO 0 /* SDA 引脚通道 */ -#define SOFT_I2C_SCL_GPIO 1 /* SCL 引脚通道 */ -#define SOFT_I2C_DELAY_US 5 /* 5us = 约 100kHz */ - -/* 全局 Soft I2C 实例 */ -static soft_i2c_t g_sensor_i2c; -static int g_i2c_initialized = 0; - -/* ============================================================================ - * I2C 底层函数实现（替换原有的 IIC_* 函数） - * ============================================================================ */ - -/** - * @brief 初始化 Soft I2C（单次调用） - */ -static void SoftI2C_EnsureInit(void) -{ - if (!g_i2c_initialized) { - soft_i2c_config_t config = { - .sda_gpio_ch = SOFT_I2C_SDA_GPIO, - .scl_gpio_ch = SOFT_I2C_SCL_GPIO, - .delay_us = SOFT_I2C_DELAY_US, - .open_drain = true - }; - soft_i2c_init(&g_sensor_i2c, &config); - g_i2c_initialized = 1; - } -} - -/** - * @brief 写入多个字节（带寄存器地址） - * @param dev: 设备地址（7 位） - * @param reg: 寄存器地址 - * @param data: 数据缓冲区 - * @param length: 数据长度 - * @retval 成功返回 1，失败返回 0 - */ -int32_t IICwriteBytes(uint8_t dev, uint8_t reg, uint8_t* data, uint32_t length) -{ - int ret; - - SoftI2C_EnsureInit(); - - ret = soft_i2c_mem_write(&g_sensor_i2c, dev, reg, 1, data, length, 0); - - return (ret == SOFT_I2C_OK) ? 1 : 0; -} - -/** - * @brief 读取多个字节（带寄存器地址） - * @param dev: 设备地址（7 位） - * @param reg: 寄存器地址 - * @param data: 数据缓冲区 - * @param length: 数据长度 - * @retval 成功返回 1，失败返回 0 - */ -int32_t IICreadBytes(uint8_t dev, uint8_t reg, uint8_t *data, uint32_t length) -{ - int ret; - - SoftI2C_EnsureInit(); - - ret = soft_i2c_mem_read(&g_sensor_i2c, dev, reg, 1, data, length, 0); - - return (ret == SOFT_I2C_OK) ? 1 : 0; -} diff --git a/app/sensor_i2c_port.h b/app/sensor_i2c_port.h deleted file mode 100644 index b6b14f5..0000000 --- a/app/sensor_i2c_port.h +++ /dev/null @@ -1,40 +0,0 @@ -/** - * @file sensor_i2c_port.h - * @brief Sensor I2C 端口适配层头文件 - * @note 替换原有的 IIC_* 函数声明 - */ - -#ifndef __SENSOR_I2C_PORT_H__ -#define __SENSOR_I2C_PORT_H__ - -#include - -#ifdef __cplusplus -extern "C" { -#endif - -/** - * @brief 写入多个字节（带寄存器地址） - * @param dev: 设备地址（7 位） - * @param reg: 寄存器地址 - * @param data: 数据缓冲区 - * @param length: 数据长度 - * @retval 成功返回 1，失败返回 0 - */ -int32_t IICwriteBytes(uint8_t dev, uint8_t reg, uint8_t* data, uint32_t length); - -/** - * @brief 读取多个字节（带寄存器地址） - * @param dev: 设备地址（7 位） - * @param reg: 寄存器地址 - * @param data: 数据缓冲区 - * @param length: 数据长度 - * @retval 成功返回 1，失败返回 0 - */ -int32_t IICreadBytes(uint8_t dev, uint8_t reg, uint8_t *data, uint32_t length); - -#ifdef __cplusplus -} -#endif - -#endif /* __SENSOR_I2C_PORT_H__ */ diff --git a/app/sensor_task.c b/app/sensor_task.c index 5b1bb23..702096d 100644 --- a/app/sensor_task.c +++ b/app/sensor_task.c @@ -1,7 +1,7 @@ -#include -#include +#include "app.h" #include "cmsis_os2.h" -#include "sensor_i2c_port.h" +#include "soft_i2c.h" +static soft_i2c_t si2c; #define ACC_UPDATE 0x01 #define GYRO_UPDATE 0x02 @@ -9,6 +9,150 @@ #define MAG_UPDATE 0x08 #define READ_UPDATE 0x80 static volatile char s_cDataUpdate = 0, s_cCmd = 0xff; +static void CmdProcess(void); +static void AutoScanSensor(void); +static void CopeSensorData(uint32_t uiReg, uint32_t uiRegNum); +static void Delayms(uint16_t ucMs); +int32_t IICreadBytes(uint8_t ucAddr, uint8_t ucReg, uint8_t *p_ucVal, uint32_t uiLen) { + int ret = soft_i2c_mem_read( + &si2c, + ucAddr, + ucReg, + 1, + p_ucVal, + uiLen, + 200 + ); + + return ret == 0 ? 1 : 0; +} + +int32_t IICwriteBytes (uint8_t ucAddr, uint8_t ucReg, uint8_t *p_ucVal, uint32_t uiLen) { + int ret = soft_i2c_mem_write( + &si2c, + ucAddr, + ucReg, + 1, + p_ucVal, + uiLen, + 200 + ); + + return ret == 0 ? 1 : 0; +} + +void sensor_task(void) +{ + float fAcc[3], fGyro[3], fAngle[3]; + int i; + int ret; + ret = soft_i2c_init(&si2c, 0); + printf("[sensor] soft_i2c_init = %d\r\n", ret); + WitInit(WIT_PROTOCOL_I2C, 0x50); + WitI2cFuncRegister(IICwriteBytes, IICreadBytes); + WitRegisterCallBack(CopeSensorData); + WitDelayMsRegister(Delayms); + AutoScanSensor(); + while (1) + { + WitReadReg(AX, 12); + Delayms(5); + CmdProcess(); + if(s_cDataUpdate) + { + for(i = 0; i < 3; i++) + { + fAcc[i] = sReg[AX+i] / 32768.0f * 16.0f; + fGyro[i] = sReg[GX+i] / 32768.0f * 2000.0f; + fAngle[i] = sReg[Roll+i] / 32768.0f * 180.0f; + } + if(s_cDataUpdate & ACC_UPDATE) + { + printf("acc:%.3f %.3f %.3f\r\n", fAcc[0], fAcc[1], fAcc[2]); + s_cDataUpdate &= ~ACC_UPDATE; + } + if(s_cDataUpdate & GYRO_UPDATE) + { + printf("gyro:%.3f %.3f %.3f\r\n", fGyro[0], fGyro[1], fGyro[2]); + s_cDataUpdate &= ~GYRO_UPDATE; + } + if(s_cDataUpdate & ANGLE_UPDATE) + { + printf("angle:%.3f %.3f %.3f\r\n", fAngle[0], fAngle[1], fAngle[2]); + s_cDataUpdate &= ~ANGLE_UPDATE; + } + if(s_cDataUpdate & MAG_UPDATE) + { + printf("mag:%d %d %d\r\n", sReg[HX], sReg[HY], sReg[HZ]); + s_cDataUpdate &= ~MAG_UPDATE; + } + } + } +} + + +void CopeCmdData(unsigned char ucData) +{ + static unsigned char s_ucData[50], s_ucRxCnt = 0; + + s_ucData[s_ucRxCnt++] = ucData; + if(s_ucRxCnt<3)return; //Less than three data returned + if(s_ucRxCnt >= 50) s_ucRxCnt = 0; + if(s_ucRxCnt >= 3) + { + if((s_ucData[1] == '\r') && (s_ucData[2] == '\n')) + { + s_cCmd = s_ucData[0]; + memset(s_ucData,0,50);// + s_ucRxCnt = 0; + } + else + { + s_ucData[0] = s_ucData[1]; + s_ucData[1] = s_ucData[2]; + s_ucRxCnt = 2; + + } + } + +} + +static void CmdProcess(void) +{ + switch(s_cCmd) + { + case 'a': + if(WitStartAccCali() != WIT_HAL_OK) + printf("\r\nSet AccCali Error\r\n"); + break; + case 'm': + if(WitStartMagCali() != WIT_HAL_OK) + printf("\r\nStart MagCali Error\r\n"); + break; + case 'e': + if(WitStopMagCali() != WIT_HAL_OK) + printf("\r\nEnd MagCali Error\r\n"); + break; + case 'u': + if(WitSetBandwidth(BANDWIDTH_5HZ) != WIT_HAL_OK) + printf("\r\nSet Bandwidth Error\r\n"); + break; + case 'U': + if(WitSetBandwidth(BANDWIDTH_256HZ) != WIT_HAL_OK) + printf("\r\nSet Bandwidth Error\r\n"); + break; + case 'B': + if(WitSetUartBaud(WIT_BAUD_115200) != WIT_HAL_OK) + printf("\r\nSet Baud Error\r\n"); + break; + case 'b': + if(WitSetUartBaud(WIT_BAUD_9600) != WIT_HAL_OK) + printf("\r\nSet Baud Error\r\n"); + break; + default : return ; + } + s_cCmd = 0xff; +} static void CopeSensorData(uint32_t uiReg, uint32_t uiRegNum) { @@ -44,23 +188,16 @@ static void CopeSensorData(uint32_t uiReg, uint32_t uiRegNum) uiReg++; } } -static void ShowHelp(void) + +static void Delayms(uint16_t ucMs) { - printf("\r\n************************ WIT_SDK_DEMO ************************"); - printf("\r\n************************ HELP ************************\r\n"); - printf("UART SEND:a\\r\\n Acceleration calibration.\r\n"); - printf("UART SEND:m\\r\\n Magnetic field calibration,After calibration send: e\\r\\n to indicate the end\r\n"); - printf("UART SEND:U\\r\\n Bandwidth increase.\r\n"); - printf("UART SEND:u\\r\\n Bandwidth reduction.\r\n"); - printf("UART SEND:B\\r\\n Baud rate increased to 115200.\r\n"); - printf("UART SEND:b\\r\\n Baud rate reduction to 9600.\r\n"); - printf("UART SEND:h\\r\\n help.\r\n"); - printf("******************************************************************************\r\n"); + osDelay(pdMS_TO_TICKS(ucMs)); } + static void AutoScanSensor(void) { int i, iRetry; - + for(i = 0; i < 0x7F; i++) { WitInit(WIT_PROTOCOL_I2C, i); @@ -69,65 +206,15 @@ static void AutoScanSensor(void) { s_cDataUpdate = 0; WitReadReg(AX, 3); - osDelay(5); + Delayms(5); if(s_cDataUpdate != 0) { printf("find %02X addr sensor\r\n", i); - ShowHelp(); return ; } iRetry--; - }while(iRetry); + }while(iRetry); } printf("can not find sensor\r\n"); printf("please check your connection\r\n"); } - -static void Delayms(uint16_t ucMs) -{ - osDelay(pdMS_TO_TICKS(ucMs)); -} - -float fAcc[3], fGyro[3], fAngle[3]; -void sensor_task(void) -{ - int i; - WitInit(WIT_PROTOCOL_I2C, 0x50); - WitI2cFuncRegister(IICwriteBytes, IICreadBytes); - WitRegisterCallBack(CopeSensorData); - WitDelayMsRegister(Delayms); - AutoScanSensor(); - while (1) { - WitReadReg(AX, 12); - vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(500)); - if(s_cDataUpdate) - { - for(i = 0; i < 3; i++) - { - fAcc[i] = sReg[AX+i] / 32768.0f * 16.0f; - fGyro[i] = sReg[GX+i] / 32768.0f * 2000.0f; - fAngle[i] = sReg[Roll+i] / 32768.0f * 180.0f; - } - if(s_cDataUpdate & ACC_UPDATE) - { - printf("acc:%.3f %.3f %.3f\r\n", fAcc[0], fAcc[1], fAcc[2]); - s_cDataUpdate &= ~ACC_UPDATE; - } - if(s_cDataUpdate & GYRO_UPDATE) - { - printf("gyro:%.3f %.3f %.3f\r\n", fGyro[0], fGyro[1], fGyro[2]); - s_cDataUpdate &= ~GYRO_UPDATE; - } - if(s_cDataUpdate & ANGLE_UPDATE) - { - printf("angle:%.3f %.3f %.3f\r\n", fAngle[0], fAngle[1], fAngle[2]); - s_cDataUpdate &= ~ANGLE_UPDATE; - } - if(s_cDataUpdate & MAG_UPDATE) - { - printf("mag:%d %d %d\r\n", sReg[HX], sReg[HY], sReg[HZ]); - s_cDataUpdate &= ~MAG_UPDATE; - } - } - } -} \ No newline at end of file diff --git a/bsp/stm32f4/i2c/bsp_i2c.c b/bsp/stm32f4/i2c/bsp_i2c.c index 23cb61c..031bc05 100644 --- a/bsp/stm32f4/i2c/bsp_i2c.c +++ b/bsp/stm32f4/i2c/bsp_i2c.c @@ -1,4 +1,4 @@ -#include "bsp_i2c.h" + #include "bsp_i2c.h" #include "i2c.h" static bsp_i2c_t i2cs[] = { diff --git a/bsp/stm32f4/soft_i2c/bsp_soft_i2c.c b/bsp/stm32f4/soft_i2c/bsp_soft_i2c.c new file mode 100644 index 0000000..9b57f56 --- /dev/null +++ b/bsp/stm32f4/soft_i2c/bsp_soft_i2c.c @@ -0,0 +1,18 @@ +#include "bsp_soft_i2c.h" +#include "main.h" + +static bsp_soft_i2c_t soft_i2cs[] = { + { + .scl_port = GPIOF, + .scl_pin = SCL_Pin, + .sda_port = GPIOF, + .sda_pin = SDA_Pin, + } +}; + +bsp_soft_i2c_t* bsp_soft_i2c_get_handle(int ch) { + if (ch < 0 || ch >= (int)(sizeof(soft_i2cs) / sizeof(bsp_soft_i2c_t))) { + return NULL; + } + return &soft_i2cs[ch]; +} \ No newline at end of file diff --git a/bsp/stm32f4/soft_i2c/bsp_soft_i2c.h b/bsp/stm32f4/soft_i2c/bsp_soft_i2c.h new file mode 100644 index 0000000..6440ff2 --- /dev/null +++ b/bsp/stm32f4/soft_i2c/bsp_soft_i2c.h @@ -0,0 +1,14 @@ +#ifndef BSP_SOFT_I2C_H +#define BSP_SOFT_I2C_H + +#include "stm32f407xx.h" +typedef struct { + GPIO_TypeDef *scl_port, *sda_port; + uint16_t scl_pin, sda_pin; +} bsp_soft_i2c_t; + +bsp_soft_i2c_t* bsp_soft_i2c_get_handle(int ch); + + +#endif + diff --git a/cmake/starm-clang.cmake b/cmake/starm-clang.cmake new file mode 100644 index 0000000..8857af3 --- /dev/null +++ b/cmake/starm-clang.cmake @@ -0,0 +1,65 @@ +set(CMAKE_SYSTEM_NAME Generic) +set(CMAKE_SYSTEM_PROCESSOR arm) + +set(CMAKE_C_COMPILER_ID Clang) +set(CMAKE_CXX_COMPILER_ID Clang) + +# Some default llvm settings +set(TOOLCHAIN_PREFIX starm-) + +set(CMAKE_C_COMPILER ${TOOLCHAIN_PREFIX}clang) +set(CMAKE_ASM_COMPILER ${CMAKE_C_COMPILER}) +set(CMAKE_CXX_COMPILER ${TOOLCHAIN_PREFIX}clang++) +set(CMAKE_LINKER ${TOOLCHAIN_PREFIX}clang) +set(CMAKE_OBJCOPY ${TOOLCHAIN_PREFIX}objcopy) +set(CMAKE_SIZE ${TOOLCHAIN_PREFIX}size) + +set(CMAKE_EXECUTABLE_SUFFIX_ASM ".elf") +set(CMAKE_EXECUTABLE_SUFFIX_C ".elf") +set(CMAKE_EXECUTABLE_SUFFIX_CXX ".elf") + +set(CMAKE_TRY_COMPILE_TARGET_TYPE STATIC_LIBRARY) + +# STARM_TOOLCHAIN_CONFIG allows you to choose the toolchain configuration. +# Possible values are: +# "STARM_HYBRID" : Hybrid configuration using starm-clang Assemler and Compiler and GNU Linker +# "STARM_NEWLIB" : starm-clang toolchain with NEWLIB C library +# "STARM_PICOLIBC" : starm-clang toolchain with PICOLIBC C library +set(STARM_TOOLCHAIN_CONFIG "STARM_PICOLIBC") + +if(STARM_TOOLCHAIN_CONFIG STREQUAL "STARM_HYBRID") + set(TOOLCHAIN_MULTILIBS "--multi-lib-config=\"$ENV{CLANG_GCC_CMSIS_COMPILER}/multilib.gnu_tools_for_stm32.yaml\" --gcc-toolchain=\"$ENV{GCC_TOOLCHAIN_ROOT}/..\"") +elseif (STARM_TOOLCHAIN_CONFIG STREQUAL "STARM_NEWLIB") + set(TOOLCHAIN_MULTILIBS "--config=newlib.cfg") +endif() + +# MCU specific flags +set(TARGET_FLAGS "-mcpu=cortex-m4 -mfpu=fpv4-sp-d16 -mfloat-abi=hard ${TOOLCHAIN_MULTILIBS}") + +set(CMAKE_C_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS} ${TARGET_FLAGS}") +set(CMAKE_ASM_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS} -x assembler-with-cpp -MP") +set(CMAKE_C_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS} -Wall -fdata-sections -ffunction-sections -ftls-model=local-exec -fstack-usage") + +set(CMAKE_C_FLAGS_DEBUG "-Og -g3") +set(CMAKE_C_FLAGS_RELEASE "-Oz -g0") +set(CMAKE_CXX_FLAGS_DEBUG "-Og -g3") +set(CMAKE_CXX_FLAGS_RELEASE "-Oz -g0") + +set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS} -fno-rtti -fno-exceptions -fno-threadsafe-statics") + +set(CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS "${TARGET_FLAGS}") + +if (STARM_TOOLCHAIN_CONFIG STREQUAL "STARM_HYBRID") + set(CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS "${CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS} --gcc-specs=nano.specs") + set(TOOLCHAIN_LINK_LIBRARIES "m") +elseif(STARM_TOOLCHAIN_CONFIG STREQUAL "STARM_NEWLIB") + set(CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS "${CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS} -lcrt0-nosys") +elseif(STARM_TOOLCHAIN_CONFIG STREQUAL "STARM_PICOLIBC") + set(CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS "${CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS} -lcrt0-hosted -z norelro") + +endif() + +set(CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS "${CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS} -T \"${CMAKE_SOURCE_DIR}/STM32F407XX_FLASH.ld\"") +set(CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS "${CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS} -Wl,-Map=${CMAKE_PROJECT_NAME}.map -Wl,--gc-sections") +set(CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS "${CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS} -z noexecstack") +set(CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS "${CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS} -Wl,--print-memory-usage ") diff --git a/cmake/stm32cubemx/CMakeLists.txt b/cmake/stm32cubemx/CMakeLists.txt index e671e5a..000a8b5 100644 --- a/cmake/stm32cubemx/CMakeLists.txt +++ b/cmake/stm32cubemx/CMakeLists.txt @@ -11,70 +11,70 @@ set(MX_Defines_Syms # STM32CubeMX generated include paths set(MX_Include_Dirs - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Core/Inc - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Inc - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Inc/Legacy - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Middlewares/Third_Party/FreeRTOS/Source/include - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Middlewares/Third_Party/FreeRTOS/Source/CMSIS_RTOS_V2 - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Middlewares/Third_Party/FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM4F - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Drivers/CMSIS/Device/ST/STM32F4xx/Include - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Drivers/CMSIS/Include + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Core/Inc + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Inc + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Inc/Legacy + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Middlewares/Third_Party/FreeRTOS/Source/include + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Middlewares/Third_Party/FreeRTOS/Source/CMSIS_RTOS_V2 + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Middlewares/Third_Party/FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM4F + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Drivers/CMSIS/Device/ST/STM32F4xx/Include + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Drivers/CMSIS/Include ) # STM32CubeMX generated application sources set(MX_Application_Src - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Core/Src/main.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Core/Src/gpio.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Core/Src/freertos.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Core/Src/can.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Core/Src/i2c.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Core/Src/usart.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Core/Src/stm32f4xx_it.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Core/Src/stm32f4xx_hal_msp.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Core/Src/stm32f4xx_hal_timebase_tim.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Core/Src/sysmem.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Core/Src/syscalls.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/startup_stm32f407xx.s + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Core/Src/main.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Core/Src/gpio.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Core/Src/freertos.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Core/Src/can.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Core/Src/i2c.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Core/Src/usart.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Core/Src/stm32f4xx_it.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Core/Src/stm32f4xx_hal_msp.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Core/Src/stm32f4xx_hal_timebase_tim.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Core/Src/sysmem.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Core/Src/syscalls.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../startup_stm32f407xx.s ) # STM32 HAL/LL Drivers set(STM32_Drivers_Src - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Core/Src/system_stm32f4xx.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_tim.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_tim_ex.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_can.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_rcc.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_rcc_ex.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_flash.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_flash_ex.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_flash_ramfunc.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_gpio.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_dma_ex.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_dma.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_pwr.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_pwr_ex.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_cortex.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_exti.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_i2c.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_i2c_ex.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_uart.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Core/Src/system_stm32f4xx.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_tim.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_tim_ex.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_can.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_rcc.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_rcc_ex.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_flash.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_flash_ex.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_flash_ramfunc.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_gpio.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_dma_ex.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_dma.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_pwr.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_pwr_ex.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_cortex.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_exti.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_i2c.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_i2c_ex.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_uart.c ) # Drivers Midllewares set(FreeRTOS_Src - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Middlewares/Third_Party/FreeRTOS/Source/croutine.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Middlewares/Third_Party/FreeRTOS/Source/event_groups.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Middlewares/Third_Party/FreeRTOS/Source/list.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Middlewares/Third_Party/FreeRTOS/Source/queue.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Middlewares/Third_Party/FreeRTOS/Source/stream_buffer.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Middlewares/Third_Party/FreeRTOS/Source/tasks.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Middlewares/Third_Party/FreeRTOS/Source/timers.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Middlewares/Third_Party/FreeRTOS/Source/CMSIS_RTOS_V2/cmsis_os2.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Middlewares/Third_Party/FreeRTOS/Source/portable/MemMang/heap_4.c - ${CMAKE_SOURCE_DIR}/Middlewares/Third_Party/FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM4F/port.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Middlewares/Third_Party/FreeRTOS/Source/croutine.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Middlewares/Third_Party/FreeRTOS/Source/event_groups.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Middlewares/Third_Party/FreeRTOS/Source/list.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Middlewares/Third_Party/FreeRTOS/Source/queue.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Middlewares/Third_Party/FreeRTOS/Source/stream_buffer.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Middlewares/Third_Party/FreeRTOS/Source/tasks.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Middlewares/Third_Party/FreeRTOS/Source/timers.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Middlewares/Third_Party/FreeRTOS/Source/CMSIS_RTOS_V2/cmsis_os2.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Middlewares/Third_Party/FreeRTOS/Source/portable/MemMang/heap_4.c + ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../../Middlewares/Third_Party/FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM4F/port.c ) # Link directories setup @@ -84,6 +84,7 @@ set(MX_LINK_DIRS # Project static libraries set(MX_LINK_LIBS STM32_Drivers + ${TOOLCHAIN_LINK_LIBRARIES} FreeRTOS ) # Interface library for includes and symbols diff --git a/docs/2Axis_Gimbal_Guide.md b/docs/2Axis_Gimbal_Guide.md deleted file mode 100644 index 8d87f3b..0000000 --- a/docs/2Axis_Gimbal_Guide.md +++ /dev/null @@ -1,455 +0,0 @@ -# 二轴云台开发指南 - -## 1. 云台系统概述 - -### 1.1 系统组成 - -二轴云台系统由以下部分组成： -- **STM32F407 主控** - 运行姿态解算和电机控制算法 -- **JY-901 姿态传感器** - 提供云台姿态反馈（加速度计 + 陀螺仪 + 角度） -- **两个无刷电机** - Pitch（俯仰）和 Roll（横滚）轴 -- **无刷电机驱动器** - 如 SimpleFOC、BLDrive 等 -- **遥控器/地面站** - 输入控制指令 - -### 1.2 控制原理 - -``` -┌─────────────┐ ┌──────────┐ ┌─────────┐ ┌──────┐ -│ 遥控器输入 │───>│ 姿态解算 │───>│ PID 控制 │───>│ 电机 │ -│ (目标角度) │ │ (JY-901) │ │ 算法 │ │ 驱动 │ -└─────────────┘ └──────────┘ └─────────┘ └──────┘ - ↑ │ - │────────── 反馈 ──────────────┘ -``` - ---- - -## 2. 硬件连接 - -### 2.1 JY-901 传感器连接 - -| JY-901 | STM32F407 | 说明 | -|--------|-----------|------| -| VCC | 3.3V / 5V | 供电 | -| GND | GND | 地 | -| SDA | PF0 (I2C2_SDA) | I2C 数据 | -| SCL | PF1 (I2C2_SCL) | I2C 时钟 | - -### 2.2 电机驱动器连接（以 SimpleFOC 为例） - -**Pitch 轴（俯仰）**： -| 信号 | STM32 引脚 | 定时器 | -|------|-----------|--------| -| PWM_U | PA8 | TIM1_CH1 | -| PWM_V | PA9 | TIM1_CH2 | -| PWM_W | PA10 | TIM1_CH3 | -| EN | PB12 | GPIO | - -**Roll 轴（横滚）**： -| 信号 | STM32 引脚 | 定时器 | -|------|-----------|--------| -| PWM_U | PA6 | TIM3_CH1 | -| PWM_V | PA7 | TIM3_CH2 | -| PWM_W | PB0 | TIM3_CH3 | -| EN | PB13 | GPIO | - -### 2.3 遥控器接收机连接 - -| 通道 | 功能 | STM32 引脚 | 定时器 | -|------|------|-----------|--------| -| CH1 | Pitch 控制 | PA0 | TIM2_CH1 | -| CH2 | Roll 控制 | PA1 | TIM2_CH2 | -| CH3 | 模式切换 | PA2 | TIM2_CH3 | - ---- - -## 3. 软件架构 - -### 3.1 系统架构 - -``` -User/ -├── Sensors/ -│ ├── j901p.c/h/reg.h # JY-901 驱动 -│ └── j901p_hal.c/h # HAL 适配层 -├── Gimbal/ -│ ├── gimbal_control.c/h # ⭐ 云台控制主逻辑 -│ ├── pid.c/h # ⭐ PID 控制器 -│ └── motor_driver.c/h # ⭐ 电机驱动接口 -├── RC/ -│ └── rc_receiver.c/h # 遥控器接收 -└── Utils/ - └── filter.c/h # 滤波算法（低通、互补滤波） -``` - -### 3.2 FreeRTOS 任务设计 - -```c -// 任务优先级定义 -#define TASK_PRIORITY_GIMBAL osPriorityHigh // 云台控制（最高） -#define TASK_PRIORITY_SENSOR osPriorityNormal // 传感器读取 -#define TASK_PRIORITY_RC osPriorityNormal // 遥控接收 -#define TASK_PRIORITY_LOG osPriorityLow // 日志输出 - -// 任务栈大小 -#define TASK_STACK_GIMBAL 512 // 云台控制需要较大栈 -#define TASK_STACK_SENSOR 256 -#define TASK_STACK_RC 256 -#define TASK_STACK_LOG 256 -``` - -### 3.3 控制循环 - -```c -void StartGimbalTask(void *argument) -{ - // 初始化 - Gimbal_Init(); - PID_Init(&pitchPID, Kp, Ki, Kd); - PID_Init(&rollPID, Kp, Ki, Kd); - - float targetPitch = 0.0f; - float targetRoll = 0.0f; - - for(;;) - { - // 1. 读取当前姿态（从传感器任务获取） - float currentPitch = gimbalState.pitch; - float currentRoll = gimbalState.roll; - - // 2. 读取遥控器输入 - if (rcConnected) { - targetPitch = rcChannels[0] * 45.0f; // -45° ~ +45° - targetRoll = rcChannels[1] * 45.0f; - } - - // 3. PID 计算 - float pitchOutput = PID_Calculate(&pitchPID, targetPitch, currentPitch); - float rollOutput = PID_Calculate(&rollPID, targetRoll, currentRoll); - - // 4. 输出到电机 - Motor_SetPitch(pitchOutput); - Motor_SetRoll(rollOutput); - - // 5. 控制循环：1kHz（1ms） - osDelay(1); - } -} -``` - ---- - -## 4. PID 控制器实现 - -### 4.1 PID 结构定义 - -```c -typedef struct { - float Kp; // 比例系数 - float Ki; // 积分系数 - float Kd; // 微分系数 - - float integral; // 积分累积 - float prevError; // 上一次误差 - float outputMax; // 输出限幅 - - // 抗积分饱和 - float integralMax; -} PID_TypeDef; -``` - -### 4.2 PID 计算函数 - -```c -float PID_Calculate(PID_TypeDef *pid, float target, float current) -{ - float error = target - current; - - // 比例项 - float pTerm = pid->Kp * error; - - // 积分项（带抗饱和） - pid->integral += error; - if (pid->integral > pid->integralMax) { - pid->integral = pid->integralMax; - } else if (pid->integral < -pid->integralMax) { - pid->integral = -pid->integralMax; - } - float iTerm = pid->Ki * pid->integral; - - // 微分项 - float dTerm = pid->Kd * (error - pid->prevError); - pid->prevError = error; - - // 输出限幅 - float output = pTerm + iTerm + dTerm; - if (output > pid->outputMax) { - output = pid->outputMax; - } else if (output < -pid->outputMax) { - output = -pid->outputMax; - } - - return output; -} -``` - -### 4.3 参数整定 - -**初始参数建议**： -```c -// Pitch 轴（俯仰） -PID_Init(&pitchPID, - 0.5f, // Kp - 比例 - 0.01f, // Ki - 积分 - 0.1f, // Kd - 微分 - 1.0f // 输出限幅 -); - -// Roll 轴（横滚） -PID_Init(&rollPID, - 0.5f, // Kp - 0.01f, // Ki - 0.1f, // Kd - 1.0f // 输出限幅 -); -``` - -**整定步骤**： -1. 设置 Ki=0, Kd=0，逐渐增大 Kp 直到系统开始振荡 -2. 增大 Kd 抑制振荡 -3. 如有稳态误差，加入 Ki -4. 微调三个参数直到响应快速且稳定 - ---- - -## 5. 传感器数据处理 - -### 5.1 数据滤波 - -**低通滤波**（去除高频噪声）： -```c -typedef struct { - float alpha; // 滤波系数 (0~1) - float lastOutput; -} LowPassFilter_TypeDef; - -float LowPassFilter(LowPassFilter_TypeDef *filter, float newValue) -{ - float output = filter->alpha * newValue + - (1.0f - filter->alpha) * filter->lastOutput; - filter->lastOutput = output; - return output; -} - -// 使用示例 -LowPassFilter_TypeDef pitchFilter = {.alpha = 0.2f, .lastOutput = 0}; -float filteredPitch = LowPassFilter(&pitchFilter, rawPitch); -``` - -**互补滤波**（融合加速度计和陀螺仪）： -```c -// 加速度计计算的角度 -float accAngle = atan2(accY, accZ) * 180.0f / 3.14159f; - -// 陀螺仪积分的角度 -gyroAngle += gyroZ * dt; - -// 互补滤波融合 -float angle = 0.98f * gyroAngle + 0.02f * accAngle; -``` - -### 5.2 坐标变换 - -云台安装时可能需要坐标变换： -```c -// 假设传感器安装旋转了 90 度 -float sensorPitch = angleData.Pitch; -float sensorRoll = angleData.Roll; - -// 转换到云台坐标系 -float gimbalPitch = sensorRoll; -float gimbalRoll = -sensorPitch; -``` - ---- - -## 6. 工作模式 - -### 6.1 模式定义 - -```c -typedef enum { - GIMBAL_MODE_LOCK = 0, // 锁定模式（保持水平） - GIMBAL_MODE_FOLLOW = 1, // 跟随模式（跟随遥控器） - GIMBAL_MODE_PAN = 2, // 航向跟随（仅横滚锁定） -} GimbalMode_TypeDef; -``` - -### 6.2 模式切换 - -```c -void Gimbal_SetMode(GimbalMode_TypeDef mode) -{ - switch(mode) { - case GIMBAL_MODE_LOCK: - targetPitch = 0.0f; - targetRoll = 0.0f; - break; - - case GIMBAL_MODE_FOLLOW: - // 目标角度由遥控器控制 - break; - - case GIMBAL_MODE_PAN: - targetRoll = 0.0f; // 横滚锁定 - // Pitch 跟随遥控 - break; - } -} -``` - ---- - -## 7. 调试与测试 - -### 7.1 串口监控 - -```c -// 输出云台状态 -void Gimbal_PrintStatus(void) -{ - char buf[128]; - int len = snprintf(buf, sizeof(buf), - "PITCH: %6.2f ROLL: %6.2f | OUT_P: %5.2f OUT_R: %5.2f\r\n", - gimbalState.pitch, - gimbalState.roll, - motorOutput.pitch, - motorOutput.roll); - HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)buf, len, 50); -} -``` - -### 7.2 地面站软件 - -推荐使用： -- **SimpleFOC Studio** - 图形化调参 -- **Mission Planner** - 地面站监控 -- **Betaflight Configurator** - 云台调参 - -### 7.3 常见问题 - -**Q: 云台抖动？** -- 降低 Kp 值 -- 增加微分滤波 -- 检查机械结构是否松动 - -**Q: 响应太慢？** -- 增加 Kp -- 提高控制循环频率（从 1kHz 到 2kHz） -- 检查电机驱动电流是否足够 - -**Q: 有稳态误差？** -- 增加 Ki（注意抗饱和） -- 检查传感器安装是否水平 -- 校准传感器零偏 - ---- - -## 8. 性能优化 - -### 8.1 控制循环优化 - -```c -// 使用高精度定时器 -// 1kHz 控制循环 -TIM_HandleTypeDef htim_gimbal; -// 配置为 1ms 中断 - -// 在中断中执行控制算法 -void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) -{ - if (htim->Instance == TIM_GIMBAL) { - Gimbal_ControlLoop(); // 执行控制算法 - } -} -``` - -### 8.2 浮点运算优化 - -STM32F407 有 FPU，可以使用浮点运算： -```c -// 启用 FPU 和浮点指令 --mcpu=cortex-m4 --mfloat-abi=hard --mfpu=fpv4-sp-d16 -``` - -### 8.3 内存优化 - -```c -// 使用定点数代替浮点数（如果需要） -typedef int32_t fix16_t; // 16 位小数 -#define FIX16_ONE 65536 - -fix16_t fix16_mul(fix16_t a, fix16_t b) { - return (a * b) >> 16; -} -``` - ---- - -## 9. 项目文件结构示例 - -``` -CloudPlant/ -├── User/ -│ ├── Gimbal/ -│ │ ├── gimbal_control.c/h # 云台主控制 -│ │ ├── pid.c/h # PID 控制器 -│ │ └── motor_driver.c/h # 电机驱动 -│ ├── RC/ -│ │ └── rc_receiver.c/h # 遥控接收 -│ ├── Sensors/ -│ │ └── j901p* # 姿态传感器 -│ └── Utils/ -│ └── filter.c/h # 滤波算法 -├── Core/ -│ ├── Src/ -│ │ ├── main.c -│ │ ├── freertos.c # FreeRTOS 任务 -│ │ └── ... -└── docs/ - ├── JY901_Sensor_Guide.md - └── 2Axis_Gimbal_Guide.md # 本文档 -``` - ---- - -## 10. 下一步开发计划 - -### Phase 1: 基础功能 -- [ ] 完成电机驱动接口 -- [ ] 实现基本 PID 控制 -- [ ] 云台自稳功能 - -### Phase 2: 遥控功能 -- [ ] SBUS/PPM 接收机支持 -- [ ] 多模式切换 -- [ ] 遥控器校准 - -### Phase 3: 高级功能 -- [ ] 自动跟踪（视觉/激光） -- [ ] 蓝牙/WiFi 配置 -- [ ] 日志记录与回放 - -### Phase 4: 性能优化 -- [ ] 自适应 PID -- [ ] 前馈控制 -- [ ] 振动抑制算法 - ---- - -**文档版本**: v1.0 -**创建日期**: 2026-03-30 -**作者**: CloudPlant Team -**参考项目**: SimpleFOC, Baseflight, Cleanflight diff --git a/docs/JY901_Sensor_Guide.md b/docs/JY901_Sensor_Guide.md deleted file mode 100644 index 03bfaca..0000000 --- a/docs/JY901_Sensor_Guide.md +++ /dev/null @@ -1,273 +0,0 @@ -# JY-901 姿态传感器使用指南 - -## 1. 传感器简介 - -JY-901 是一款 9 轴姿态传感器，集成了： -- **三轴加速度计** (Accelerometer) -- **三轴陀螺仪** (Gyroscope) -- **三轴磁力计** (Magnetometer) - -传感器通过 **I2C 接口** 与 STM32 通信，默认 I2C 地址为 `0x50`，支持最大 400kHz 通信速率。 - ---- - -## 2. 数据寄存器 - -### 2.1 寄存器映射 - -| 寄存器 | 地址 | 说明 | 量程 | -|--------|------|------|------| -| AX, AY, AZ | 0x34-0x36 | 加速度计原始数据 | ±16g | -| GX, GY, GZ | 0x37-0x39 | 陀螺仪原始数据 | ±2000°/s | -| HX, HY, HZ | 0x3A-0x3C | 磁力计原始数据 | - | -| Roll, Pitch, Yaw | 0x3D-0x3F | 解算后的角度 | ±180° | - -### 2.2 数据格式 - -所有寄存器数据均为 **16 位有符号整数** (int16_t)，采用小端格式存储。 - ---- - -## 3. 数据获取与转换 - -### 3.1 加速度计 (ACC) - -**物理意义**：测量物体在三个轴向上的加速度，单位为重力加速度 g (1g ≈ 9.8m/s²)。 - -**寄存器读取**： -```c -int16_t ax_raw = sReg[AX]; // X 轴原始数据 -int16_t ay_raw = sReg[AY]; // Y 轴原始数据 -int16_t az_raw = sReg[AZ]; // Z 轴原始数据 -``` - -**转换公式**： -``` -加速度 (g) = 原始值 / 32768 × 16 -``` - -**代码实现**： -```c -// 方法 1：浮点数输出（需要启用浮点 printf 支持） -float acc_x = ax_raw / 32768.0f * 16.0f; - -// 方法 2：定点数输出（推荐，节省空间） -int32_t acc_scaled = (ax_raw * 16 * 1000) / 32768; // 放大 1000 倍 -int32_t acc_int = acc_scaled / 1000; // 整数部分 -int32_t acc_frac = acc_scaled % 1000; // 小数部分 -``` - -**典型值**： -- 静止水平放置时：AX≈0, AY≈0, AZ≈1g (1000mg) -- 加速度计可以用于检测设备的倾斜角度和运动状态 - ---- - -### 3.2 陀螺仪 (GYRO) - -**物理意义**：测量物体绕三个轴旋转的角速度，单位为度每秒 (°/s 或 dps)。 - -**寄存器读取**： -```c -int16_t gx_raw = sReg[GX]; // X 轴原始数据 -int16_t gy_raw = sReg[GY]; // Y 轴原始数据 -int16_t gz_raw = sReg[GZ]; // Z 轴原始数据 -``` - -**转换公式**： -``` -角速度 (°/s) = 原始值 / 32768 × 2000 -``` - -**代码实现**： -```c -// 方法 1：浮点数输出 -float gyro_x = gx_raw / 32768.0f * 2000.0f; - -// 方法 2：定点数输出（推荐） -int32_t gyro_scaled = (gx_raw * 2000 * 1000) / 32768; -int32_t gyro_int = gyro_scaled / 1000; -int32_t gyro_frac = gyro_scaled % 1000; -``` - -**典型值**： -- 静止时：GX≈0, GY≈0, GZ≈0（可能有少量零偏） -- 陀螺仪可以用于检测设备的旋转运动和角振动 - -**注意**：陀螺仪存在零漂，长时间积分会产生累积误差，通常需要与加速度计融合使用。 - ---- - -### 3.3 角度 (ANGLE) - -**物理意义**：传感器通过内部姿态解算算法（互补滤波或卡尔曼滤波）计算出的姿态角，单位为度 (°)。 - -**寄存器读取**： -```c -int16_t roll_raw = sReg[Roll]; // 横滚角 -int16_t pitch_raw = sReg[Pitch]; // 俯仰角 -int16_t yaw_raw = sReg[Yaw]; // 航向角 -``` - -**转换公式**： -``` -角度 (°) = 原始值 / 32768 × 180 -``` - -**代码实现**： -```c -// 方法 1：浮点数输出 -float roll = roll_raw / 32768.0f * 180.0f; - -// 方法 2：定点数输出（推荐） -int32_t angle_scaled = (roll_raw * 180 * 1000) / 32768; -int32_t angle_int = angle_scaled / 1000; -int32_t angle_frac = angle_scaled % 1000; -``` - -**角度定义**： -| 角度 | 范围 | 说明 | -|------|------|------| -| **Roll (横滚角)** | ±180° | 绕 X 轴旋转的角度 | -| **Pitch (俯仰角)** | ±90° | 绕 Y 轴旋转的角度 | -| **Yaw (航向角)** | ±180° | 绕 Z 轴旋转的角度（电子罗盘） | - -**典型应用**： -- Roll/Pitch：用于平衡车、云台稳定、姿态控制 -- Yaw：用于航向指示、指南针功能 - ---- - -## 4. 软件架构 - -### 4.1 驱动层 - -``` -User/Sensors/ -├── j901p.c/h/reg.h # 官方 SDK -└── j901p_hal.c/h # HAL 硬件 I2C 适配层 -``` - -**关键函数**： -- `J901P_HAL_Init(0x50)` - 初始化传感器 -- `WitReadReg(AX, 12)` - 读取 12 个寄存器（AX 到 Yaw） -- `WitRegisterCallBack(CopeSensorData)` - 注册数据更新回调 - -### 4.2 数据读取流程 - -``` -1. 调用 WitReadReg(AX, 12) - ↓ -2. I2C 读取 12 个寄存器到缓冲区 - ↓ -3. 解析数据到 sReg[] 数组 - ↓ -4. 触发回调函数 CopeSensorData() - ↓ -5. 设置数据更新标志 s_cDataUpdate - ↓ -6. 主任务读取 sReg[] 并转换 -``` - -### 4.3 FreeRTOS 任务 - -```c -void StartControlTask(void *argument) -{ - // 初始化 - J901P_HAL_Init(0x50); - WitRegisterCallBack(CopeSensorData); - - // 主循环 - for(;;) - { - if(s_cDataUpdate) - { - WitReadReg(AX, 12); // 读取数据 - - // 转换并输出加速度 - if(s_cDataUpdate & 0x01) { - // 处理加速度数据 - } - - // 转换并输出角速度 - if(s_cDataUpdate & 0x02) { - // 处理陀螺仪数据 - } - - // 转换并输出角度 - if(s_cDataUpdate & 0x04) { - // 处理角度数据 - } - - s_cDataUpdate = 0; - osDelay(200); // 200ms 采样率 - } - } -} -``` - ---- - -## 5. 数据输出示例 - -### 5.1 串口输出格式 - -``` -ACC: 0.098 0.030 0.968 -GYRO: 0.015 -0.023 0.008 -ANGLE: 0.125 -0.089 89.992 -``` - -### 5.2 数据解读 - -**静止水平放置时**： -``` -ACC: 0.000 0.000 1.000 # Z 轴为 1g，X/Y 轴为 0 -GYRO: 0.000 0.000 0.000 # 静止，角速度为 0 -ANGLE: 0.000 0.000 0.000 # 水平，角度为 0 -``` - -**倾斜 45 度时**： -``` -ACC: 0.707 0.000 0.707 # X/Z 轴分量 -ANGLE: 45.000 0.000 0.000 # Roll 角 45 度 -``` - ---- - -## 6. 常见问题 - -### Q1: 数据全为 0？ -- 检查 I2C 接线（SDA/SCL 是否接反） -- 检查传感器供电（3.3V 或 5V） -- 确认 I2C 地址是否正确（默认 0x50） - -### Q2: 加速度数据异常？ -- 确认传感器安装方向 -- 检查是否有强烈振动 -- 静态时应该有 1g 的重力分量 - -### Q3: 角度漂移？ -- 陀螺仪零漂是正常现象 -- 长时间运行后需要重新校准 -- 可以使用传感器融合算法优化 - -### Q4: 浮点数无法打印？ -- ARM GCC 默认不支持浮点 printf -- 使用定点数格式（本代码已实现） -- 或启用浮点支持：`-u _printf_float` - ---- - -## 7. 参考资料 - -- [JY-901 数据手册](http://wit-motion.cn/) -- [STM32 HAL I2C 使用指南](https://www.st.com/) -- [FreeRTOS 官方文档](https://www.freertos.org/) - ---- - -**文档版本**: v1.0 -**更新日期**: 2026-03-30 -**作者**: CloudPlant Team diff --git a/docs/Motor_Control_Guide.md b/docs/Motor_Control_Guide.md deleted file mode 100644 index a55e52c..0000000 --- a/docs/Motor_Control_Guide.md +++ /dev/null @@ -1,535 +0,0 @@ -# 电机控制方法指南 - -## 1. 系统概述 - -本电机控制系统基于 **STM32F103** 微控制器，采用 **PID 控制算法** 实现对 **MF4010V2 无刷电机** 的精确控制。系统通过 **MPU6050** 姿态传感器获取云台姿态，使用 **CAN 总线** 与电机通信。 - -### 1.1 系统架构 - -``` -┌─────────────┐ ┌──────────┐ ┌─────────┐ ┌──────────┐ -│ MPU6050 │───>│ PID 算法 │───>│ CAN 总线 │───>│MF4010V2 │ -│ 姿态传感器 │ │ 控制器 │ │ 通信 │ │ 无刷电机 │ -└─────────────┘ └──────────┘ └─────────┘ └──────────┘ - I2C 计算 CAN 执行 -``` - -### 1.2 硬件组成 - -| 组件 | 型号 | 接口 | 说明 | -|------|------|------|------| -| **MCU** | STM32F103xC/xE | - | 主控制器，72MHz | -| **电机** | MF4010V2 | CAN | 无刷力矩电机，ID: 0x141/0x142 | -| **姿态传感器** | MPU6050 | I2C | 6 轴 IMU（加速度计 + 陀螺仪） | -| **CAN 收发器** | TJA1050 | CAN | CAN 总线物理层 | - ---- - -## 2. 控制方法 - -### 2.1 控制模式 - -MF4010V2 电机支持多种控制模式： - -#### 2.1.1 速度闭环控制（使用） - -**命令格式**： -```c -#define COMMAND_SPEED_CONTROL(speedControl) -``` - -**参数说明**： -- `speedControl`: int32_t，速度控制量 -- 分辨率：0.01 DPS/LSB -- 范围：-204800 ~ +204800 (对应 -2048 ~ +2048 DPS) - -**使用示例**： -```c -// 设置电机速度为 100 DPS -int32_t speed = 10000; // 100 * 100 -uint8_t cmd[8] = COMMAND_SPEED_CONTROL(speed); -mf4010v2_send_command(&motor, cmd, 0); -``` - -#### 2.1.2 转矩闭环控制 - -**命令格式**： -```c -#define COMMAND_TORQUE_CONTROL(iqControl) -``` - -**参数说明**： -- `iqControl`: int16_t，转矩控制量 -- 范围：-2048 ~ +2048 - -#### 2.1.3 位置闭环控制 - -**单圈位置控制**： -```c -#define COMMAND_SINGLERING_CONTROL_1(spinDirection, angleControl) -``` - -**增量位置控制**： -```c -#define COMMAND_POSITION_ADD_CONTROL(angleIncrement) -``` - -**参数说明**： -- `angleControl`: uint32_t，目标角度 -- 分辨率：0.01°/LSB (36000 = 360°) -- `spinDirection`: 旋转方向 (0x00 顺时针，0x01 逆时针) - ---- - -### 2.2 PID 控制算法 - -系统使用 **增量式 PID** 控制算法，具有抗积分饱和和微分滤波功能。 - -#### 2.2.1 PID 结构定义 - -```c -typedef struct { - float Kp; // 比例增益 - float Ki; // 积分增益 - float Kd; // 微分增益 - float tau; // 微分低通滤波器时间常数 - float limMin; // 输出最小值 - float limMax; // 输出最大值 - float limMinInt; // 积分最小值 - float limMaxInt; // 积分最大值 - float T; // 采样时间 (秒) - - // 控制器状态 - float integrator; // 积分项 - float prevError; // 上一次误差 - float differentiator; // 微分项 - float prevMeasurement; // 上一次测量值 - float out; // 控制器输出 -} PIDController; -``` - -#### 2.2.2 PID 参数整定 - -**默认参数**（针对 MF4010V2 电机）： -```c -#define PID_KP1 3.5f // 比例增益 -#define PID_KI1 1.2f // 积分增益 -#define PID_KD1 0.0f // 微分增益（暂不使用） -#define PID_TAU1 0.02f // 微分滤波时间常数 - -#define PID_LIM_MIN1 -500.0f // 输出下限 -#define PID_LIM_MAX1 500.0f // 输出上限 -#define PID_LIM_MIN_INT1 -100.0f // 积分下限 -#define PID_LIM_MAX_INT1 100.0f // 积分上限 - -#define SAMPLE_TIME_S 0.1f // 采样时间 100ms -``` - -#### 2.2.3 PID 计算流程 - -```c -// 1. 初始化 -PIDController pid; -pid.Kp = 3.5f; -pid.Ki = 1.2f; -pid.Kd = 0.0f; -pid.T = 0.1f; -// ... 其他参数 -PIDController_Init(&pid); - -// 2. 控制循环中更新 -float output = PIDController_Update(&pid, setpoint, measurement); -``` - -**PID 更新算法**： -```c -float PIDController_Update(PIDController *pid, float setpoint, float measurement) -{ - // 计算误差 - float error = setpoint - measurement; - - // 比例项 - float pTerm = pid->Kp * error; - - // 积分项（带抗饱和） - pid->integrator += error * pid->T; - if(pid->integrator > pid->limMaxInt) - pid->integrator = pid->limMaxInt; - else if(pid->integrator < pid->limMinInt) - pid->integrator = pid->limMinInt; - - float iTerm = pid->Ki * pid->integrator; - - // 微分项（带低通滤波） - float dTerm = (pid->Kd * (measurement - pid->prevMeasurement)) / - (pid->T + pid->tau); - - // 总输出 - pid->out = pTerm + iTerm + dTerm; - - // 输出限幅 - if(pid->out > pid->limMax) - pid->out = pid->limMax; - else if(pid->out < pid->limMin) - pid->out = pid->limMin; - - // 保存状态 - pid->prevError = error; - pid->prevMeasurement = measurement; - - return pid->out; -} -``` - ---- - -## 3. 硬件驱动层 - -### 3.1 CAN 总线驱动 - -**硬件连接**： -- CAN_TX: PA12 -- CAN_RX: PA11 -- 波特率：125kbps (根据配置) - -**初始化**： -```c -void can1_init() -{ - // GPIO 配置 - RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); - RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_CAN1, ENABLE); - - // CAN 配置 - CAN_InitTypeDef can_init_struct; - can_init_struct.CAN_Mode = CAN_Mode_Normal; - can_init_struct.CAN_SJW = CAN_SJW_1tq; - can_init_struct.CAN_BS1 = CAN_BS1_2tq; - can_init_struct.CAN_BS2 = CAN_BS2_3tq; - can_init_struct.CAN_Prescaler = 6; // 波特率配置 - CAN_Init(CAN1, &can_init_struct); - - // 过滤器配置（接收所有帧） - CAN_FilterInitTypeDef can_filter_init_struct; - can_filter_init_struct.CAN_FilterNumber = 0; - can_filter_init_struct.CAN_FilterMode = CAN_FilterMode_IdMask; - can_filter_init_struct.CAN_FilterScale = CAN_FilterScale_32bit; - can_filter_init_struct.CAN_FilterIdHigh = 0x0000; - can_filter_init_struct.CAN_FilterMaskIdHigh = 0x0000; - can_filter_init_struct.CAN_FilterActivation = ENABLE; - CAN_FilterInit(&can_filter_init_struct); -} -``` - -**发送函数**： -```c -void can1_send_message(uint16_t id, uint8_t* data, uint8_t len) -{ - CanTxMsg TxMessage; - TxMessage.StdId = id; - TxMessage.IDE = CAN_Id_Standard; - TxMessage.RTR = CAN_RTR_Data; - TxMessage.DLC = len; - - for(int i = 0; i < len; i++) - TxMessage.Data[i] = data[i]; - - CAN_Transmit(CAN1, &TxMessage); -} -``` - -**接收函数**： -```c -CanRxMsg can1_receive_message() -{ - CanRxMsg rx; - if(CAN_MessagePending(CAN1)) { - CAN_Receive(CAN1, CAN_FIFO0, &rx); - return rx; - } - // 返回错误标识 - rx.StdId = 0xFFFF; - return rx; -} -``` - ---- - -### 3.2 MF4010V2 电机驱动 - -**电机初始化**： -```c -mf4010v2_t motor1 = mf4010v2_init(0x141); // 电机 ID: 0x141 -mf4010v2_t motor2 = mf4010v2_init(0x142); // 电机 ID: 0x142 -``` - -**发送命令并接收响应**： -```c -void mf4010v2_send_command(mf4010v2_t* mf4010v2, - uint8_t command[8], - uint8_t create_json) -{ - // 保存命令 - for(int i = 0; i < 8; i++) - mf4010v2->command[i] = command[i]; - - // 通过 CAN 发送 - can1_send_message(mf4010v2->id, command, 8); - - // 接收响应 - CanRxMsg rx = can1_receive_message(); - for(int i = 0; i < 8; i++) - mf4010v2->return_code[i] = rx.Data[i]; - - // 可选：创建 JSON 格式数据 - if(create_json) - mf4010v2_to_json(mf4010v2); -} -``` - -**常用命令宏**： -```c -// 电机启动 -COMMAND_USEAGE(&motor1, COMMAND_MOTOR_RUNNING); - -// 电机停止 -COMMAND_USEAGE(&motor1, COMMAND_MOTOR_STOP); - -// 电机关闭 -COMMAND_USEAGE(&motor1, COMMAND_MOTOR_CLOSE); - -// 速度控制 -int32_t speed = 5000; // 50 DPS -COMMAND_USEAGE(&motor1, COMMAND_SPEED_CONTROL(speed)); - -// 读取 PID 参数 -COMMAND_USEAGE(&motor1, COMMAND_READ_PID_PARAMS); - -// 写入 PID 参数到 RAM -COMMAND_USEAGE(&motor1, - COMMAND_WRITE_PID_PARAMS_RAM(20, 5, 60, 1, 60, 30)); -``` - -**JSON 数据格式**： -```c -// 转换为 JSON 格式 -void mf4010v2_to_json(mf4010v2_t* mf4010v2) -{ - cJSON* json_root = cJSON_CreateObject(); - cJSON_AddNumberToObject(json_root, "id", mf4010v2->id); - - cJSON* json_commands = cJSON_CreateArray(); - for(int i = 0; i < 8; i++) - cJSON_AddItemToArray(json_commands, - cJSON_CreateNumber(mf4010v2->command[i])); - cJSON_AddItemToObject(json_root, "commands", json_commands); - - cJSON* json_return_codes = cJSON_CreateArray(); - for(int i = 0; i < 8; i++) - cJSON_AddItemToArray(json_return_codes, - cJSON_CreateNumber(mf4010v2->return_code[i])); - cJSON_AddItemToObject(json_root, "return_codes", json_return_codes); - - mf4010v2->json_data = json_root; -} - -// 打印 JSON -char* str = mf4010v2_print_json(&motor1); -printf("%s\n", str); -cJSON_free(str); -``` - ---- - -### 3.3 MPU6050 姿态传感器 - -**硬件连接**： -- SCL: PB6 (I2C1_SCL) -- SDA: PB7 (I2C1_SDA) -- AD0: PF12 (软件控制，用于切换地址) - -**初始化**： -```c -u8 MPU_Init(void) -{ - // GPIO 初始化 - RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOF, ENABLE); - GPIO_InitTypeDef gpio; - gpio.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12; - gpio.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; - GPIO_Init(GPIOF, &gpio); - - MPU_AD0_CTRL = 0; // 设置 AD0 为低电平，地址 0x68 - - MPU_IIC_Init(); // 初始化 I2C - MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG, 0x80); // 复位 - mirco_delay_ms(100); - - MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG, 0x00); // 唤醒 - MPU_Set_Gyro_Fsr(3); // 2000 DPS - MPU_Set_Accel_Fsr(0); // ±2g - MPU_Set_Rate(50); // 50Hz 采样率 - - // 验证设备 ID - u8 id = MPU_Read_Byte(MPU_DEVICE_ID_REG); - if(id != MPU_ADDR) - return 1; // 设备不存在 - - return 0; -} -``` - -**获取姿态数据**： -```c -// 获取加速度 -void MPU_Get_Accelerometer(short* ax, short* ay, short* az) -{ - *ax = MPU_Read_ACCEL_XOUT_H(); - *ay = MPU_Read_ACCEL_YOUT_H(); - *az = MPU_Read_ACCEL_ZOUT_H(); -} - -// 获取角速度 -void MPU_Get_Gyroscope(short* gx, short* gy, short* gz) -{ - *gx = MPU_Read_GYRO_XOUT_H(); - *gy = MPU_Read_GYRO_YOUT_H(); - *gz = MPU_Read_GYRO_ZOUT_H(); -} -``` - ---- - -## 4. 应用层控制逻辑 - -### 4.1 控制流程 - -```c -void app_control(uint8_t enable_motor1, float measurement1, float setpoint1, - uint8_t enable_motor2, float measurement2, float setpoint2) -{ - // 1. PID 计算 - float output_motor1 = PIDController_Update(&pidControllerMotor1, - setpoint1, measurement1); - float output_motor2 = PIDController_Update(&pidControllerMotor2, - setpoint2, measurement2); - - // 2. 电机 1 控制 - if(enable_motor1) { - int32_t speed1 = (int32_t)(output_motor1 * 100); // 转换为 0.01 DPS 单位 - uint8_t cmd1[8] = COMMAND_SPEED_CONTROL(speed1); - mf4010v2_send_command(&motor1, cmd1, 0); - } - - // 3. 电机 2 控制（带死区补偿） - if(enable_motor2) { - int32_t speed2 = (int32_t)(output_motor2 * 100); - // 死区补偿：当测量值接近 0 时停止电机 - if(measurement2 < 0.8 && measurement2 > -0.8) - speed2 = 0; - uint8_t cmd2[8] = COMMAND_SPEED_CONTROL(speed2); - mf4010v2_send_command(&motor2, cmd2, 0); - } -} -``` - -### 4.2 控制循环 - -**主循环结构**： -```c -void main_loop() -{ - float target_angle_pitch = 0.0f; // 目标俯仰角 0° - float target_angle_roll = 0.0f; // 目标横滚角 0° - - while(1) { - // 1. 读取当前姿态 - float current_pitch = get_pitch_angle(); - float current_roll = get_roll_angle(); - - // 2. PID 控制计算 - app_control(1, current_pitch, target_angle_pitch, - 1, current_roll, target_angle_roll); - - // 3. 延时（保持控制周期） - mirco_delay_ms(100); // 10Hz 控制频率 - } -} -``` - ---- - -## 5. 调试与优化 - -### 5.1 PID 参数整定步骤 - -1. **初始化设置** - - 设置 Ki = 0, Kd = 0 - - 设置较小的 Kp (如 1.0) - -2. **调整比例增益 Kp** - - 逐渐增大 Kp - - 观察系统响应 - - 当出现轻微振荡时，减小 20% - -3. **调整积分增益 Ki** - - 如果有稳态误差，逐渐增大 Ki - - 注意防止积分饱和 - -4. **调整微分增益 Kd**（可选） - - 如果系统振荡，可以加入 Kd - - 设置合适的滤波时间常数 tau - -5. **验证与微调** - - 测试不同工况 - - 微调参数获得最佳性能 - -### 5.2 常见问题 - -**Q1: 电机抖动** -- 降低 Kp 值 -- 增加速度反馈滤波 -- 检查机械连接是否松动 - -**Q2: 响应太慢** -- 增加 Kp -- 提高控制频率（减小采样时间 T） -- 检查电机驱动电流是否足够 - -**Q3: 稳态误差** -- 增加 Ki（注意抗饱和） -- 检查传感器零点校准 -- 检查机械结构是否水平 - -**Q4: CAN 通信失败** -- 检查 CAN 波特率配置 -- 检查终端电阻（120Ω） -- 检查电机 ID 是否正确 - ---- - -## 6. 性能指标 - -| 指标 | 数值 | 说明 | -|------|------|------| -| **控制频率** | 10Hz | 可调整（SAMPLE_TIME_S） | -| **速度分辨率** | 0.01 DPS | MF4010V2 速度控制精度 | -| **角度分辨率** | 0.01° | 位置控制精度 | -| **CAN 波特率** | 125kbps | 可配置 | -| **PID 输出范围** | ±500 | 可配置（limMin/limMax） | - ---- - -## 7. 参考资料 - -- [MF4010V2 电机数据手册](#) -- [MPU6050 数据手册](https://invensense.tdk.com/) -- [STM32F103 参考手册](https://www.st.com/) -- [CAN 总线协议规范](https://www.can-cia.org/) - ---- - -**文档版本**: v1.0 -**创建日期**: 2026-03-30 -**作者**: CloudPlant Team -**基于**: MotorController 项目代码 diff --git a/docs/debug_guide.md b/docs/debug_guide.md deleted file mode 100644 index 950ee23..0000000 --- a/docs/debug_guide.md +++ /dev/null @@ -1,240 +0,0 @@ -# CAN/电机驱动调试指南 - -## 重构后代码说明 - -### 代码结构 - -``` -应用层 (freertos.c) - ↓ -设备驱动层 (mf4010v2.c/h) - ↓ -HAL 层 (mf4010v2_hal.c/h) - ↓ -通用 CAN 层 (can.c/h) - ↓ -STM32 HAL 库 -``` - -### 文件说明 - -| 文件 | 说明 | -|------|------| -| `Core/Inc/can.h` | CAN 驱动头文件，包含 API 声明和调试宏 | -| `Core/Src/can.c` | CAN 驱动实现，包含详细调试输出 | -| `User/Device/mf4010v2.h` | 电机驱动头文件，包含命令宏和安全函数 | -| `User/Device/mf4010v2.c` | 电机驱动实现 | -| `User/Device/mf4010v2_hal.h` | 电机 HAL 层头文件 | -| `User/Device/mf4010v2_hal.c` | 电机 HAL 层实现 | -| `Core/Src/freertos.c` | FreeRTOS 任务，包含调试输出 | - ---- - -## 调试输出说明 - -### 1. 系统启动后会输出： - -``` -========== CAN/Motor Initialization ========== - -=== CAN Debug Info === -State: 0 (Ready), Error: 0x00000000 (No Error) -ESR (Error Status Register): 0x00000000 - LEC (Last Error Code): 0 (No Error) - TEC (Tx Error Counter): 0 - REC (Rx Error Counter): 0 - BOFF (Bus Off): 0, EPVF (Error Passive): 0, EWGF (Error Warning): 0 -TSR (Tx Status Register): 0x1C000000 - TME (Tx Mailbox Empty): 0x7 - CODE (Mailbox Code): 3 - Free mailboxes: 3 -RFR0: 0x00000000, FIFO0 fill level: 0 -BTR: 0x03020005 - BRP=5, BS1=2, BS2=3, SJW=3 - Calculated bitrate: 1000000 bps -====================== -``` - -### 2. 关键状态说明 - -#### CAN 状态值 -| 值 | 名称 | 说明 | -|----|------|------| -| 0 | Ready | CAN 就绪，可以发送/接收 | -| 1 | Busy | CAN 忙 | -| 2 | Busy TX | 发送忙 | -| 3 | Busy RX | 接收忙 | -| 4 | Busy TX/RX | 发送/接收都忙 | -| 5 | Reset | CAN 复位 | -| 6 | Error | CAN 错误 | -| 7 | Timeout | CAN 超时 | - -#### LEC (最后错误代码) -| 值 | 名称 | 说明 | -|----|------|------| -| 0 | No Error | 无错误 | -| 1 | Stuff Error | 填充错误 | -| 2 | Form Error | 帧格式错误 | -| 3 | Ack Error | 应答错误 | -| 4 | Bit1 Error | 发送 1 但检测到 0 | -| 5 | Bit0 Error | 发送 0 但检测到 1 | -| 6 | CRC Error | CRC 校验错误 | -| 7 | No Change | 无变化 | - -#### TEC/REC (错误计数) -- **TEC** (发送错误计数): 发送失败时增加，>255 进入 Bus Off 状态 -- **REC** (接收错误计数): 接收失败时增加，>127 进入 Error Passive 状态，>255 进入 Bus Off 状态 - ---- - -## 常见问题排查 - -### 问题 1: CAN State 不是 Ready (0) - -**症状**: `CAN State: 2 (Busy)` 或其他非 0 值 - -**可能原因**: -1. CAN 总线被占用或有持续的主导电平 -2. 上一次发送未完成，邮箱被占用 -3. CAN 控制器处于错误状态 - -**解决方法**: -1. 检查 CAN_H/CAN_L 接线是否正确 -2. 检查电机是否上电 -3. 检查终端电阻是否正确连接 -4. 重启系统让 CAN 重新初始化 - ---- - -### 问题 2: LEC 显示错误代码 - -**症状**: `LEC: X (XXX Error)` - -**不同错误的含义**: - -#### LEC=2 (Form Error) -- **原因**: 帧格式错误，通常是波特率不匹配 -- **排查**: - 1. 确认电机 CAN 波特率是否为 1Mbps - 2. 检查 CAN 接线 - 3. 检查终端电阻 - -#### LEC=3 (Ack Error) -- **原因**: 没有收到应答 -- **排查**: - 1. 电机未上电 - 2. CAN_H/CAN_L 接反 - 3. 缺少终端电阻 - -#### LEC=5 (Bit0 Error) -- **原因**: 发送 dominant (0) 但检测到 recessive (1) -- **排查**: - 1. CAN 总线开路 - 2. 电机未连接 - ---- - -### 问题 3: TEC/REC 值很高 - -**症状**: `TEC=XXX` 或 `REC=XXX` (大于 0) - -**可能原因**: -1. 通信持续失败 -2. 总线噪声干扰 -3. 接线问题 - -**解决方法**: -1. 检查 CAN 接线 -2. 检查地线连接 -3. 添加/检查终端电阻 - ---- - -### 问题 4: Motor command failed - -**症状**: `Error: Motor command failed with status -1` - -**状态码说明**: -| 值 | 含义 | -|----|------| -| -1 | 超时 (MF4010_ERR_TIMEOUT) | -| -2 | 无效 CAN ID (MF4010_ERR_INVALID_ID) | -| -3 | 无响应 (MF4010_ERR_NO_RESPONSE) | -| -4 | 无效参数 (MF4010_ERR_INVALID_PARAM) | -| -5 | CAN 总线关闭 (MF4010_ERR_BUS_OFF) | -| -6 | CRC 错误 (MF4010_ERR_CRC) | -| -7 | 硬件错误 (MF4010_ERR_HARDWARE) | - ---- - -## 硬件检查清单 - -### 接线检查 -``` -STM32F407 MF4010V2 电机 -───────────────────────────────── -PB13 (CAN2_TX) ──── CAN_H (黄/绿) -PB12 (CAN2_RX) ──── CAN_L (白) -GND ──── GND -``` - -### 终端电阻 -- 在 CAN_H 和 CAN_L 之间并联 120Ω 电阻 -- 如果电机内部已有终端电阻，可以不加 - -### 电压测量 (上电状态) -| 测量点 | 正常值 | -|--------|--------| -| CAN_H 对地 | 2.5-3.5V | -| CAN_L 对地 | 1.5-2.5V | -| CAN_H - CAN_L | 0V (隐性) | - -### 电阻测量 (断电状态) -| 测量点 | 正常值 | -|--------|--------| -| CAN_H - CAN_L | 60-120Ω | - ---- - -## 调试流程 - -### 第一步：检查 CAN 初始化输出 -1. 确认 `State: 0 (Ready)` -2. 确认 `Error: 0x00000000 (No Error)` -3. 确认 `Calculated bitrate: 1000000 bps` - -### 第二步：检查发送过程 -1. 观察 `Sending CAN frame: ID=0x141, Data=80 00 00 00 00 00 00 00` -2. 如果长时间超时，检查硬件 - -### 第三步：分析错误 -1. 查看 LEC 值判断错误类型 -2. 查看 TEC/REC 判断错误严重程度 -3. 根据错误类型进行针对性排查 - ---- - -## 启用详细调试 - -### 启用 CAN 详细调试 -在 `Core/Inc/can.h` 中： -```c -#define CAN_DEBUG 1 // 启用调试输出 -#define CAN_DEBUG_VERBOSE 1 // 启用最详细的调试信息 -``` - -### 启用 HAL 层调试 -在 `User/Device/mf4010v2_hal.h` 中： -```c -#define MF4010V2_HAL_DEBUG 1 // 启用 HAL 层调试输出 -``` - ---- - -## 联系支持 - -如果问题仍然无法解决，请提供： -1. 完整的串口输出 -2. CAN_PrintDebugInfo 的输出 -3. 硬件接线照片 -4. 万用表测量结果 diff --git a/docs/develop_guide.md b/docs/develop_guide.md deleted file mode 100644 index b320fcd..0000000 --- a/docs/develop_guide.md +++ /dev/null @@ -1,413 +0,0 @@ -# 📘 嵌入式项目开发规范（STM32 + 分层架构） - - -# Embedded Project Development Guide - -## 1. 设计目标 - -本项目遵循以下核心原则： - -- 分层设计（Layered Architecture） -- 解耦（Decoupling） -- 可移植性（Portability） -- 可维护性（Maintainability） - ---- - -## 2. 工程目录规范 - -``` - -project/ -├── app/ # 应用层（业务逻辑） -├── modules/ # 功能模块（设备 / 算法） -├── interfaces/ # 硬件抽象接口（关键） -├── bsp/ # 板级支持包（硬件实现） -├── 3rdparty/ # 第三方库（不修改源码） -├── os/ # 操作系统（FreeRTOS等） -├── utils/ # 通用工具 -├── Core/ # STM32CubeMX生成（禁止污染） -├── Drivers/ # HAL/CMSIS（厂商提供） - -``` - ---- - -## 3. 分层说明（必须遵守） - -### 3.1 层级关系（单向依赖） - -``` - -app -↓ -modules -↓ -interfaces -↓ -bsp -↓ -HAL / Hardware - -```` - -### ❗ 严禁反向依赖： - -- modules ❌ 依赖 HAL -- app ❌ 直接调用 bsp -- modules ❌ include Core 代码 - ---- - -## 4. 各层职责 - -### 4.1 app（应用层） - -- 负责系统流程控制 -- 状态机 / 控制逻辑 -- 不允许访问硬件细节 - -```c -void app_loop(void) { - imu_read(...); - pid_update(...); - motor_set_speed(...); -} -```` - ---- - -### 4.2 modules（模块层） - -#### 分类： - -``` -modules/ -├── device/ # 电机等执行器 -├── sensor/ # IMU/传感器 -├── control/ # PID / Kalman -├── protocol/ # 通信协议 -``` - -#### 规则： - -* 只依赖 interfaces -* 不允许使用 HAL - -```c -// ❌ 禁止 -#include "i2c.h" - -// ✅ 正确 -#include "i2c_if.h" -``` - ---- - -### 4.3 interfaces（接口层） - -定义硬件抽象接口： - -```c -typedef struct { - int (*read)(uint8_t addr, uint8_t reg, uint8_t *buf, int len); -} i2c_if_t; -``` - -作用： - -* 解耦 modules 和 bsp -* 支持多平台替换 - ---- - -### 4.4 bsp（板级支持包） - -结构： - -``` -bsp/stm32f4/ -├── i2c/ -├── can/ -├── spi/ -├── gpio/ -└── board.c -``` - -职责： - -* 封装 HAL -* 提供接口实现 - -```c -int stm32_i2c_read(...) { - return HAL_I2C_Mem_Read(...); -} -``` - ---- - -### 4.5 3rdparty（第三方库） - -放置： - -* cJSON -* lwIP -* FreeRTOS（如果不是Cube管理） - -#### ❗规则： - -* 不修改源码 -* 不直接暴露给 app - ---- - -### ❗ 示例（推荐封装） - -```text -modules/json/ - json_wrapper.c -``` - ---- - -### 4.6 utils（工具层） - -* ringbuffer -* flash -* log -* 数学工具 - -特点： - -* 无业务依赖 -* 可复用 - ---- - -## 5. Core（CubeMX生成代码）规范 - -### ✅ 允许： - -* 初始化 -* 外设配置 - -```c -MX_I2C1_Init(); -MX_CAN1_Init(); -``` - ---- - -### ❌ 禁止： - -* 写业务逻辑 -* 写控制算法 -* 写模块代码 - ---- - -### 推荐 main.c 结构： - -```c -int main(void) -{ - HAL_Init(); - SystemClock_Config(); - - MX_GPIO_Init(); - MX_I2C1_Init(); - MX_CAN1_Init(); - - bsp_init(); - app_init(); - - while (1) - { - app_loop(); - } -} -``` - ---- - -## 6. 第三方库使用规范 - -### 分类原则： - -| 类型 | 放置位置 | -| ---- | -------- | -| 不修改 | 3rdparty | -| 需要修改 | modules | - ---- - -### 示例： - -``` -3rdparty/ - cjson/ - -modules/control/ - pid.c -``` - ---- - -## 7. 编码规范 - -### 7.1 命名 - -| 类型 | 规范 | -| --- | -------- | -| 文件 | 小写 + 下划线 | -| 结构体 | xxx_t | -| 函数 | 模块名_功能 | - ---- - -### 示例： - -```c -motor_set_speed() -imu_read_accel() -pid_update() -``` - ---- - -### 7.2 模块结构 - -每个模块： - -``` -xxx.c -xxx.h -``` - ---- - -### 7.3 禁止全局变量污染 - -```c -// ❌ -extern int state; - -// ✅ -通过结构体传递 -``` - ---- - -## 8. 解耦设计规范（核心） - -### 必须满足： - -* 模块不依赖具体硬件 -* 硬件可替换 -* 支持模拟测试 - ---- - -### 示例： - -```c -motor->can->send(...) -imu->i2c->read(...) -``` - ---- - -## 9. RTOS 使用规范（如使用） - -推荐结构： - -``` -imu_task -control_task -motor_task -``` - -通信方式： - -* Queue -* Event - ---- - -## 10. 常见错误（必须避免） - -### ❌ 直接调用 HAL - -```c -HAL_I2C_Mem_Read(...) -``` - ---- - -### ❌ 模块 include Core - -```c -#include "i2c.h" -``` - ---- - -### ❌ ISR 写业务逻辑 - -```c -void IRQ() { - pid_update(); // ❌ -} -``` - ---- - -## 11. 开发流程建议 - -### 阶段： - -1. 外设跑通（HAL） -2. 模块拆分 -3. 接口抽象 -4. BSP封装 -5. RTOS化（可选） - ---- - -## 12. 目标 - -最终实现： - -* 硬件可替换 -* 模块可复用 -* 架构清晰 -* 易于扩展 - ---- - -## 13. 一句话总结 - -> **接口解耦 + BSP隔离 + 分层设计 = 工程级嵌入式架构** - -``` - ---- - -# 最后说一句（很关键） - -你现在做这件事（写规范）说明你已经在从： - -👉 “会写代码” → “会做工程” - -转变了。 - ---- - -如果你愿意，我可以下一步帮你： - -✅ :contentReference[oaicite:0]{index=0} -或者 -✅ :contentReference[oaicite:1]{index=1} - -这会让你的工程直接变成“公司级别”的质量。 diff --git a/docs/mf4010v2_hal_guide.md b/docs/mf4010v2_hal_guide.md deleted file mode 100644 index e4a7c5e..0000000 --- a/docs/mf4010v2_hal_guide.md +++ /dev/null @@ -1,224 +0,0 @@ -# MF4010V2 CAN 驱动重构指南 - -## 📋 重构内容 - -### 1. 新增文件 - -| 文件 | 说明 | -|------|------| -| `Core/Src/can.c` | CAN 通用 API（HAL 层） | -| `Core/Inc/can.h` | CAN 通用 API 头文件 | -| `User/Device/mf4010v2_hal.c` | MF4010V2 专用 HAL 层 | -| `User/Device/mf4010v2_hal.h` | MF4010V2 HAL 层头文件 | - ---- - -## 🏗️ 架构改进 - -### 重构前 -``` -mf4010v2.c - ↓ -can1_send_message() ← 直接绑定 CAN1 外设 -can1_receive_message() -``` - -### 重构后 -``` -mf4010v2.c - ↓ -mf4010v2_hal.c ← 电机专用 HAL 层 - ↓ -can.c ← 通用 CAN API - ↓ -STM32 HAL CAN 驱动 -``` - ---- - -## 📝 API 变更 - -### 新增通用 CAN API（can.c/h） - -```c -// 启动 CAN -void CAN_Start(void); - -// 配置滤波器 -void CAN_ConfigFilter(uint8_t filter_id, uint16_t id, uint16_t mask); -void CAN_ConfigFilterAll(uint8_t filter_id); // 接收所有帧 - -// 发送/接收 -HAL_StatusTypeDef CAN_SendFrame(uint16_t id, const uint8_t* data, - uint8_t len, uint32_t timeout); -HAL_StatusTypeDef CAN_ReceiveFrame(uint16_t* id, uint8_t* data, - uint8_t* len, uint32_t timeout); - -// 状态查询 -uint8_t CAN_HasMessage(void); -uint32_t CAN_GetErrorCode(void); -uint32_t CAN_GetState(void); -``` - -### 新增电机 HAL 层（mf4010v2_hal.c/h） - -```c -// 初始化 -HAL_StatusTypeDef MF4010V2_HAL_Init(CAN_HandleTypeDef* hcan); - -// 发送/接收 -HAL_StatusTypeDef MF4010V2_HAL_Send(uint16_t id, const uint8_t* data, - uint8_t len, uint32_t timeout); -HAL_StatusTypeDef MF4010V2_HAL_Receive(uint16_t* id, uint8_t* data, - uint8_t* len, uint32_t timeout); -``` - ---- - -## 🔧 使用示例 - -### 1. 初始化 CAN 和电机 - -```c -#include "can.h" -#include "device/mf4010v2.h" -#include "device/mf4010v2_hal.h" - -// 在 main.c 或初始化代码中 -void System_Init(void) -{ - // CubeMX 生成的初始化 - MX_CAN1_Init(); - - // 初始化电机 - mf4010v2_t motor; - mf4010v2_init(&motor, 0x141); -} -``` - -### 2. 发送电机命令 - -```c -// 速度控制 -uint8_t cmd[8]; -cmd_speed_control(cmd, 10000); // 100 DPS - -mf4010_status_t status = mf4010v2_send_command(&motor, cmd, 100); -if(status == MF4010_OK) { - // 成功 -} -``` - -### 3. 直接使用 CAN API（其他设备） - -```c -// 发送自定义 CAN 帧 -uint8_t data[8] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07, 0x08}; -CAN_SendFrame(0x123, data, 8, 100); - -// 接收 CAN 帧 -uint16_t id; -uint8_t len; -uint8_t rx_data[8]; -if(CAN_ReceiveFrame(&id, rx_data, &len, 100) == HAL_OK) { - // 处理接收到的数据 -} -``` - ---- - -## 🎯 优势 - -### 1. 硬件抽象 -- ✅ `mf4010v2.c` 不再直接依赖 `can1_send_message` -- ✅ 可以轻松移植到其他 CAN 外设（CAN2 等） -- ✅ 便于单元测试（可以 mock HAL 层） - -### 2. 可复用性 -- ✅ `can.c` 提供的通用 API 可用于其他 CAN 设备 -- ✅ 不再绑定特定电机型号 - -### 3. 代码清晰 -- ✅ 分层清晰：应用层 → HAL 层 → 通用 CAN 层 → STM32 HAL -- ✅ 职责分明，易于维护 - ---- - -## 📊 CAN 配置（1 Mbps） - -CubeMX 配置： -``` -CAN1 → Enabled -├─ GPIO: PA11 (RX), PA12 (TX), AF9 -└─ Parameter Settings: - ├─ Prescaler: 6 - ├─ Time Seg1: 2 - ├─ Time Seg2: 4 - └─ Mode: Normal -``` - -**实际波特率计算**： -``` -APB1 = 42 MHz -时间量子 = 1 / (42MHz / 6) = 142.857 ns -位时间 = (1 + 2 + 4) × 142.857 ns = 1000 ns -波特率 = 1 / 1000ns = 1 Mbps ✓ -``` - ---- - -## 🔄 迁移指南 - -### 旧代码 -```c -// 直接调用 CAN 函数 -can1_send_message(id, data, len); -CanRxMsg rx = can1_receive_message(); -``` - -### 新代码 -```c -// 使用通用 CAN API -CAN_SendFrame(id, data, len, timeout); -CAN_ReceiveFrame(&id, data, &len, timeout); -``` - ---- - -## ⚠️ 注意事项 - -1. **CAN 滤波器配置** - - 默认配置为接收所有帧（`CAN_ConfigFilterAll(0)`） - - 如需过滤特定 ID，使用 `CAN_ConfigFilter(filter_id, id, mask)` - -2. **超时处理** - - 所有发送/接收函数都有 `timeout` 参数（毫秒） - - 超时返回 `HAL_TIMEOUT` - -3. **错误处理** - - 使用 `CAN_GetErrorCode()` 获取详细错误 - - 使用 `CAN_GetState()` 获取 CAN 状态 - ---- - -## 📁 文件结构 - -``` -CloudPlant/ -├── Core/ -│ ├── Inc/ -│ │ └── can.h # ✨ 新增：通用 CAN API -│ └── Src/ -│ └── can.c # ✨ 新增：通用 CAN 实现 -├── User/ -│ └── Device/ -│ ├── mf4010v2.c/h # 修改：使用 HAL 层 -│ └── mf4010v2_hal.c/h # ✨ 新增：电机 HAL 层 -└── CMakeLists.txt # 修改：添加新源文件 -``` - ---- - -**文档版本**: v1.0 -**创建日期**: 2026-03-30 -**作者**: CloudPlant Team diff --git a/docs/mf4010v2_improvements.md b/docs/mf4010v2_improvements.md deleted file mode 100644 index 0b39c32..0000000 --- a/docs/mf4010v2_improvements.md +++ /dev/null @@ -1,317 +0,0 @@ -# MF4010V2 驱动改进总结 - -## 已完成的修复 - -### ✅ 高优先级（已完成） - -1. **修复宏定义的内存安全问题** -2. **添加错误处理和返回值** -3. **添加 CAN 通信超时机制** - -### ✅ 中优先级（已完成） - -#### 4. 优化结构体设计 - -**改进前**： -```c -typedef struct { - uint16_t id; - uint8_t command[8]; // 未使用 - uint8_t return_code[8]; // 只保存最后一次 - uint16_t id; - cJSON* json_data; // 每次都创建，效率低 -} mf4010v2_t; -``` - -**改进后**： -```c -typedef struct { - uint16_t id; // CAN ID - uint8_t last_response[8]; // 最后响应数据 - uint32_t last_comm_time; // 时间戳 - uint16_t error_count; // 错误计数 - uint16_t success_count; // 成功计数（新增） - uint8_t flags; // 状态标志 - uint8_t reserved; // 保留字节（对齐） - -#if MF4010_ENABLE_JSON - void* json_data; // 可选 JSON 数据 -#endif -} mf4010v2_t; -``` - -**新增状态标志**： -```c -typedef enum { - MF4010_FLAG_NONE = 0x00, // 无标志 - MF4010_FLAG_RUNNING = 0x01, // 电机运行中 - MF4010_FLAG_ENABLED = 0x02, // 电机已使能 - MF4010_FLAG_FAULT = 0x04, // 故障状态 - MF4010_FLAG_CONNECTED = 0x08 // 已连接 -} mf4010_flag_t; -``` - ---- - -#### 5. 解耦 JSON 功能 - -**问题**： -- JSON 功能耦合到核心驱动 -- 每次通信都创建 JSON 对象，效率低 -- 嵌入式系统应避免动态内存分配 - -**解决方案**：使用条件编译 - -```c -/* 可选：启用 JSON 调试功能 */ -#ifndef MF4010_ENABLE_JSON -#define MF4010_ENABLE_JSON 0 /* 设为 1 启用，需要 cJSON 库 */ -#endif - -#if MF4010_ENABLE_JSON -#include -#endif - -// JSON 函数也被条件编译保护 -#if MF4010_ENABLE_JSON -void mf4010v2_to_json(mf4010v2_t* motor); -void mf4010v2_free_json(mf4010v2_t* motor); -char* mf4010v2_print_json(mf4010v2_t* motor); -#endif -``` - -**使用方法**： -```c -// 在 mf4010v2.h 之前定义 -#define MF4010_ENABLE_JSON 1 -#include "device/mf4010v2.h" - -// 或者在 CMakeLists.txt 中添加编译定义 -target_compile_definitions(your_target PRIVATE - MF4010_ENABLE_JSON=1 -) -``` - ---- - -#### 6. 增强数据验证 - -**新增验证功能**： - -1. **CAN ID 范围验证** -```c -mf4010_status_t mf4010v2_init(mf4010v2_t* motor, uint16_t id) -{ - if(motor == NULL) { - return MF4010_ERR_INVALID_PARAM; - } - - // CAN ID 范围验证 (0x000-0x7FF) - if(id > 0x7FF) { - printf("Error: Invalid CAN ID 0x%03X\r\n", id); - return MF4010_ERR_INVALID_ID; - } - // ... -} -``` - -2. **命令格式验证** -```c -mf4010v2_send_command(...) -{ - // 验证命令格式 - if((command[0] & 0x80) == 0 && command[0] < 0x30) { - printf("Warning: Invalid command format 0x%02X\r\n", command[0]); - // 继续执行 - } - // ... -} -``` - -3. **重试机制** -```c -mf4010_status_t mf4010v2_send_command(...) -{ - uint8_t retry_count = 0; - const uint8_t max_retries = 3; - - while(retry_count < max_retries) { - // 发送并等待响应 - // ... - - if(timeout) { - retry_count++; - continue; // 重试 - } - } - return MF4010_ERR_NO_RESPONSE; -} -``` - -4. **响应错误解析** -```c -// 解析错误状态 -if(rx.Data[0] & 0x80) { - uint8_t error_code = rx.Data[0] & 0x7F; - printf("Motor error: 0x%02X\r\n", error_code); - motor->error_count++; - motor->flags |= MF4010_FLAG_FAULT; - return MF4010_ERR_CRC; -} -``` - ---- - -### 新增辅助函数 - -#### 状态检查函数 -```c -// 检查电机是否在线 -static inline bool mf4010v2_is_connected(mf4010v2_t* motor); - -// 检查电机是否运行 -static inline bool mf4010v2_is_running(mf4010v2_t* motor); -``` - -#### 诊断函数 -```c -// 获取错误计数 -static inline uint16_t mf4010v2_get_error_count(mf4010v2_t* motor); - -// 重置错误计数 -static inline void mf4010v2_reset_errors(mf4010v2_t* motor); -``` - -#### 响应数据解析宏 -```c -// 获取响应中的命令字节 -#define MF4010_GET_RESPONSE_CMD(motor) ((motor)->last_response[0]) - -// 获取响应中的数据字节 -#define MF4010_GET_RESPONSE_DATA(motor, index) \ - ((motor)->last_response[(index) + 1]) - -// 检查响应是否包含错误 -static inline bool mf4010v2_response_has_error(mf4010v2_t* motor); - -// 获取错误码 -static inline uint8_t mf4010v2_get_error_code(mf4010v2_t* motor); -``` - ---- - -## 使用示例 - -### 基本使用（无 JSON） - -```c -#include "device/mf4010v2.h" - -mf4010v2_t motor; - -// 初始化 -mf4010_status_t status = mf4010v2_init(&motor, 0x141); -if(status != MF4010_OK) { - // 处理错误 -} - -// 速度控制 -uint8_t cmd[8]; -cmd_speed_control(cmd, 10000); // 100 DPS - -status = mf4010v2_send_command(&motor, cmd, 100); -if(status == MF4010_OK) { - // 成功 -} else { - // 失败处理 - printf("Error count: %d\r\n", motor.error_count); -} - -// 检查连接状态 -if(mf4010v2_is_connected(&motor)) { - // 电机在线 -} -``` - -### 启用 JSON 调试 - -```c -#define MF4010_ENABLE_JSON 1 -#include "device/mf4010v2.h" - -// ... 初始化和控制 ... - -// 输出调试信息 -mf4010v2_to_json(&motor); -char* json_str = mf4010v2_print_json(&motor); -printf("%s\r\n", json_str); -cJSON_free(json_str); -mf4010v2_free_json(&motor); -``` - ---- - -## 性能改进 - -| 项目 | 改进前 | 改进后 | 提升 | -|------|--------|--------|------| -| **结构体大小** | 28 字节（含 cJSON 指针） | 24 字节（无 JSON） | -14% | -| **内存分配** | 每次通信可能分配 | 无动态分配（JSON 关闭时） | 100% | -| **错误处理** | 无返回值 | 完整错误码 | - | -| **超时保护** | 可能永久阻塞 | 可配置超时 | - | -| **重试机制** | 无 | 最多 3 次重试 | 提高可靠性 | - ---- - -## 向后兼容性 - -保留了原有的宏定义以保持向后兼容： - -```c -// 旧代码仍然可用 -COMMAND_USEAGE(&motor, COMMAND_MOTOR_RUNNING, 100); - -// 推荐使用新 API -mf4010v2_send_command(&motor, cmd, 100); -``` - ---- - -## 编译配置 - -### 最小配置（推荐用于生产） - -```c -// mf4010v2.h 或 CMakeLists.txt -#define MF4010_ENABLE_JSON 0 -``` - -**优点**： -- 无需 cJSON 库 -- 无动态内存分配 -- 更小的代码体积 -- 更高的实时性 - -### 调试配置（推荐用于开发） - -```c -#define MF4010_ENABLE_JSON 1 -// 链接 cJSON 库 -``` - -**优点**： -- 完整的调试信息 -- JSON 格式输出 -- 便于问题诊断 - ---- - -## 总结 - -通过中优先级的修复，我们实现了： - -1. ✅ **更合理的结构体设计** - 移除冗余字段，添加诊断信息 -2. ✅ **JSON 功能解耦** - 可选的调试功能，不影响实时性能 -3. ✅ **增强的数据验证** - 参数验证、重试机制、错误解析 - -代码现在更加健壮、高效，并且可以根据应用需求灵活配置。 diff --git a/hal/stm32f4/soft_i2c/hal_soft_i2c.c b/hal/stm32f4/soft_i2c/hal_soft_i2c.c new file mode 100644 index 0000000..9355682 --- /dev/null +++ b/hal/stm32f4/soft_i2c/hal_soft_i2c.c @@ -0,0 +1,839 @@ +/* + * ============================================================================ + * Industrial Grade Software I2C Driver + * STM32F4xx + * + * Features: + * - OpenDrain compliant + * - START / STOP / ReSTART + * - ACK/NACK + * - Clock Stretching + * - Bus Recovery + * - Timeout Protection + * - Memory Read/Write + * - Register-level GPIO acceleration + * - DWT precise delay + * + * Author: ChatGPT + * ============================================================================ + */ + +#include "soft_i2c_if.h" +#include "bsp_soft_i2c.h" + +#include "stm32f407xx.h" +#include "stm32f4xx.h" +#include "stm32f4xx_hal.h" + +#include +#include + +/* + * Debug output. + * Set to 1 to enable printf tracing of I2C errors. + */ +#define SOFT_I2C_DEBUG_ENABLE 1 +#if SOFT_I2C_DEBUG_ENABLE +#define SOFT_I2C_DEBUG(...) printf(__VA_ARGS__) +#else +#define SOFT_I2C_DEBUG(...) +#endif + +/* ============================================================================ + * CONFIG + * ============================================================================ + */ + +#define SOFT_I2C_HALF_PERIOD_US 5U +#define SOFT_I2C_DEFAULT_TIMEOUT_MS 1000U + +/* ============================================================================ + * DWT DELAY + * ============================================================================ + */ + +static int dwt_initialized = 0; + +static void dwt_init(void) +{ + if (dwt_initialized) + return; + + CoreDebug->DEMCR |= CoreDebug_DEMCR_TRCENA_Msk; + + DWT->CYCCNT = 0; + + DWT->CTRL |= DWT_CTRL_CYCCNTENA_Msk; + + dwt_initialized = 1; +} + +static inline void delay_us(uint32_t us) +{ + uint32_t start = DWT->CYCCNT; + uint32_t ticks = us * (SystemCoreClock / 1000000U); + + while ((DWT->CYCCNT - start) < ticks); +} + +static inline void i2c_delay(void) +{ + delay_us(SOFT_I2C_HALF_PERIOD_US); +} + +/* ============================================================================ + * TRANSACTION TIMEOUT + * ============================================================================ + * + * Stores an absolute end-tick value. scl_wait_high() consults this so + * that clock-stretching timeouts honour the caller's timeout parameter. + * A value of 0 means "no timeout" (infinite wait). + */ + +static uint32_t txn_timeout_start = 0; +static uint32_t txn_timeout_ticks = 0; + +static inline void txn_timeout_set(uint32_t timeout_ms) +{ + if (timeout_ms == 0) + timeout_ms = SOFT_I2C_DEFAULT_TIMEOUT_MS; + + /* Cap to ~25 seconds at 168 MHz to keep the product in uint32_t */ + if (timeout_ms > 25000U) + timeout_ms = 25000U; + + txn_timeout_start = DWT->CYCCNT; + txn_timeout_ticks = timeout_ms * (SystemCoreClock / 1000U); +} + +static inline int txn_timeout_expired(void) +{ + if (txn_timeout_ticks == 0) + return 0; + return (DWT->CYCCNT - txn_timeout_start) >= txn_timeout_ticks; +} + +/* ============================================================================ + * GPIO FAST ACCESS + * ============================================================================ + */ + +static inline void gpio_set(GPIO_TypeDef *port, uint16_t pin) +{ + port->BSRR = pin; +} + +static inline void gpio_reset(GPIO_TypeDef *port, uint16_t pin) +{ + port->BSRR = ((uint32_t)pin << 16U); +} + +static inline GPIO_PinState gpio_read(GPIO_TypeDef *port, uint16_t pin) +{ + return (port->IDR & pin) + ? GPIO_PIN_SET + : GPIO_PIN_RESET; +} + +/* ============================================================================ + * LOW LEVEL GPIO + * ============================================================================ + */ + +/* + * IMPORTANT: + * GPIO MUST CONFIGURED AS: + * + * GPIO_MODE_OUTPUT_OD + * GPIO_PULLUP + * GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH + */ + +/* ---------------- SCL ---------------- */ + +static inline void scl_high(bsp_soft_i2c_t *bus) +{ + gpio_set(bus->scl_port, bus->scl_pin); +} + +static inline void scl_low(bsp_soft_i2c_t *bus) +{ + gpio_reset(bus->scl_port, bus->scl_pin); +} + +static inline int scl_read(bsp_soft_i2c_t *bus) +{ + return gpio_read(bus->scl_port, bus->scl_pin); +} + +/* ---------------- SDA ---------------- */ + +static inline void sda_release(bsp_soft_i2c_t *bus) +{ + gpio_set(bus->sda_port, bus->sda_pin); +} + +static inline void sda_low(bsp_soft_i2c_t *bus) +{ + gpio_reset(bus->sda_port, bus->sda_pin); +} + +static inline int sda_read(bsp_soft_i2c_t *bus) +{ + return gpio_read(bus->sda_port, bus->sda_pin); +} + +/* ============================================================================ + * CLOCK STRETCHING + * ============================================================================ + */ + +static int scl_wait_high(bsp_soft_i2c_t *bus) +{ + scl_high(bus); + + while (!scl_read(bus)) + { + if (txn_timeout_expired()) { + SOFT_I2C_DEBUG("[i2c] scl_wait_high timeout " + "port=0x%08x pin=0x%04x\r\n", + (unsigned)(uint32_t)bus->scl_port, + (unsigned)bus->scl_pin); + return -1; + } + } + + return 0; +} + +/* ============================================================================ + * BUS RECOVERY + * ============================================================================ + */ + +static void i2c_bus_recovery(bsp_soft_i2c_t *bus) +{ + sda_release(bus); + + for (int i = 0; i < 9; i++) + { + scl_low(bus); + i2c_delay(); + + scl_high(bus); + i2c_delay(); + } + + /* STOP */ + + sda_low(bus); + + i2c_delay(); + + scl_high(bus); + + i2c_delay(); + + sda_release(bus); + + i2c_delay(); +} + +/* ============================================================================ + * I2C PROTOCOL + * ============================================================================ + */ + +static int i2c_start(bsp_soft_i2c_t *bus) +{ + sda_release(bus); + + if (scl_wait_high(bus)) { + SOFT_I2C_DEBUG("[i2c] START: scl_wait_high timeout\r\n"); + return -1; + } + + i2c_delay(); + + /* bus busy */ + + if (!sda_read(bus)) + { + SOFT_I2C_DEBUG("[i2c] START: bus busy, trying recovery\r\n"); + i2c_bus_recovery(bus); + + if (!sda_read(bus)) { + SOFT_I2C_DEBUG("[i2c] START: bus busy after recovery\r\n"); + return -1; + } + } + + /* START */ + + sda_low(bus); + + i2c_delay(); + + scl_low(bus); + + i2c_delay(); + + return 0; +} + +static int i2c_rep_start(bsp_soft_i2c_t *bus) +{ + sda_release(bus); + + if (scl_wait_high(bus)) + return -1; + + i2c_delay(); + + sda_low(bus); + + i2c_delay(); + + scl_low(bus); + + i2c_delay(); + + return 0; +} + +static void i2c_stop(bsp_soft_i2c_t *bus) +{ + sda_low(bus); + + i2c_delay(); + + scl_high(bus); + + i2c_delay(); + + sda_release(bus); + + i2c_delay(); +} + +/* ============================================================================ + * BYTE WRITE + * ============================================================================ + */ + +static int i2c_write_byte(bsp_soft_i2c_t *bus, + uint8_t data) +{ + for (int i = 0; i < 8; i++) + { + if (data & 0x80) + sda_release(bus); + else + sda_low(bus); + + i2c_delay(); + + if (scl_wait_high(bus)) + return -1; + + i2c_delay(); + + scl_low(bus); + + i2c_delay(); + + data <<= 1; + } + + /* RELEASE SDA FOR ACK */ + + sda_release(bus); + + i2c_delay(); + + if (scl_wait_high(bus)) + return -1; + + i2c_delay(); + + int ack = sda_read(bus); + + scl_low(bus); + + i2c_delay(); + + return ack ? -1 : 0; +} + +/* ============================================================================ + * BYTE READ + * ============================================================================ + * + * Returns: + * 0 on success (data written to *out) + * -1 on timeout / error + */ + +static int i2c_read_byte(bsp_soft_i2c_t *bus, + int nack, + uint8_t *out) +{ + uint8_t data = 0; + + sda_release(bus); + + for (int i = 0; i < 8; i++) + { + data <<= 1; + + if (scl_wait_high(bus)) + return -1; + + i2c_delay(); + + if (sda_read(bus)) + data |= 1; + + scl_low(bus); + + i2c_delay(); + } + + /* ACK / NACK */ + + if (nack) + sda_release(bus); + else + sda_low(bus); + + i2c_delay(); + + scl_high(bus); + + i2c_delay(); + + scl_low(bus); + + i2c_delay(); + + sda_release(bus); + + *out = data; + return 0; +} + +/* ============================================================================ + * HAL API + * ============================================================================ + */ + +static int hal_soft_i2c_init(int ch) +{ + bsp_soft_i2c_t *bus = + bsp_soft_i2c_get_handle(ch); + + if (!bus) + return -1; + + dwt_init(); + + /* RELEASE BUS */ + + sda_release(bus); + scl_high(bus); + + i2c_delay(); + + /* RECOVERY */ + + if (!sda_read(bus)) + { + i2c_bus_recovery(bus); + + if (!sda_read(bus)) + return -1; + } + + return 0; +} + +/* ============================================================================ + * WRITE + * ============================================================================ + */ + +static int hal_soft_i2c_write( + int ch, + uint16_t dev_addr, + const uint8_t *data, + uint16_t size, + uint32_t timeout) +{ + bsp_soft_i2c_t *bus = + bsp_soft_i2c_get_handle(ch); + + if (!bus || !data || size == 0) + return -1; + + txn_timeout_set(timeout); + + if (i2c_start(bus)) + return -1; + + if (i2c_write_byte(bus, + (uint8_t)(dev_addr & 0xFE))) + { + i2c_stop(bus); + return -1; + } + + for (uint16_t i = 0; i < size; i++) + { + if (i2c_write_byte(bus, data[i])) + { + i2c_stop(bus); + return -1; + } + } + + i2c_stop(bus); + + return 0; +} + +/* ============================================================================ + * READ + * ============================================================================ + */ + +static int hal_soft_i2c_read( + int ch, + uint16_t dev_addr, + uint8_t *data, + uint16_t size, + uint32_t timeout) +{ + bsp_soft_i2c_t *bus = + bsp_soft_i2c_get_handle(ch); + + if (!bus || !data || size == 0) + return -1; + + txn_timeout_set(timeout); + + if (i2c_start(bus)) + return -1; + + if (i2c_write_byte(bus, + (uint8_t)(dev_addr | 0x01))) + { + i2c_stop(bus); + return -1; + } + + for (uint16_t i = 0; i < size; i++) + { + if (i2c_read_byte(bus, + (i == (size - 1)), &data[i])) + { + i2c_stop(bus); + return -1; + } + } + + i2c_stop(bus); + + return 0; +} + +/* ============================================================================ + * MEM WRITE + * ============================================================================ + */ + +static int hal_soft_i2c_mem_write( + int ch, + uint16_t dev_addr, + uint16_t mem_addr, + uint16_t mem_addr_size, + const uint8_t *data, + uint16_t size, + uint32_t timeout) +{ + bsp_soft_i2c_t *bus = + bsp_soft_i2c_get_handle(ch); + + if (!bus || !data) + return -1; + + txn_timeout_set(timeout); + + if (i2c_start(bus)) + return -1; + + if (i2c_write_byte(bus, + (uint8_t)(dev_addr & 0xFE))) + { + i2c_stop(bus); + return -1; + } + + if (mem_addr_size == 2) + { + if (i2c_write_byte(bus, + (uint8_t)(mem_addr >> 8))) + { + i2c_stop(bus); + return -1; + } + } + + if (i2c_write_byte(bus, + (uint8_t)(mem_addr & 0xFF))) + { + i2c_stop(bus); + return -1; + } + + for (uint16_t i = 0; i < size; i++) + { + if (i2c_write_byte(bus, data[i])) + { + i2c_stop(bus); + return -1; + } + } + + i2c_stop(bus); + + return 0; +} + +/* ============================================================================ + * MEM READ + * ============================================================================ + */ + +static int hal_soft_i2c_mem_read( + int ch, + uint16_t dev_addr, + uint16_t mem_addr, + uint16_t mem_addr_size, + uint8_t *data, + uint16_t size, + uint32_t timeout) +{ + bsp_soft_i2c_t *bus = + bsp_soft_i2c_get_handle(ch); + + if (!bus || !data) + return -1; + + txn_timeout_set(timeout); + + if (i2c_start(bus)) { + SOFT_I2C_DEBUG("[mem_read] i2c_start failed\r\n"); + return -1; + } + + /* DEVICE + WRITE */ + + if (i2c_write_byte(bus, + (uint8_t)(dev_addr & 0xFE))) + { + SOFT_I2C_DEBUG("[mem_read] NACK at addr_write dev_addr=%u (bus=0x%02x)\r\n", + (unsigned)dev_addr, (unsigned)(dev_addr & 0xFE)); + i2c_stop(bus); + return -1; + } + + /* MEMORY ADDRESS */ + + if (mem_addr_size == 2) + { + if (i2c_write_byte(bus, + (uint8_t)(mem_addr >> 8))) + { + i2c_stop(bus); + return -1; + } + } + + if (i2c_write_byte(bus, + (uint8_t)(mem_addr & 0xFF))) + { + SOFT_I2C_DEBUG("[mem_read] NACK at reg_addr_write reg=0x%02x\r\n", + (unsigned)(mem_addr & 0xFF)); + i2c_stop(bus); + return -1; + } + + /* RESTART */ + + if (i2c_rep_start(bus)) + { + SOFT_I2C_DEBUG("[mem_read] restart failed\r\n"); + i2c_stop(bus); + return -1; + } + + /* DEVICE + READ */ + + if (i2c_write_byte(bus, + (uint8_t)(dev_addr | 0x01))) + { + SOFT_I2C_DEBUG("[mem_read] NACK at addr_read dev_addr=%u (bus=0x%02x)\r\n", + (unsigned)dev_addr, (unsigned)(dev_addr | 0x01)); + i2c_stop(bus); + return -1; + } + + /* READ DATA */ + + for (uint16_t i = 0; i < size; i++) + { + if (i2c_read_byte(bus, + (i == (size - 1)), &data[i])) + { + SOFT_I2C_DEBUG("[mem_read] i2c_read_byte timeout byte=%u\r\n", + (unsigned)i); + i2c_stop(bus); + return -1; + } + } + + i2c_stop(bus); + + return 0; +} + +/* + * FRAME OPS + */ + +void hal_soft_i2c_start_frame(int ch) { + bsp_soft_i2c_t *bus = bsp_soft_i2c_get_handle(ch); + if (!bus) + return; + sda + gpio_set(bus->scl_port, bus->scl_pin); + + delay_us(5); + + gpio_reset(bus->sda_port, bus->sda_pin); + delay_us(5); + + gpio_reset(bus->scl_port, bus->scl_pin); +} + +void hal_soft_i2c_stop_frame(int ch) { + bsp_soft_i2c_t *bus = bsp_soft_i2c_get_handle(ch); + if (!bus) + return; + gpio_reset(bus->scl_port, bus->scl_pin); + gpio_reset(bus->sda_port, bus->sda_pin); + delay_us(5); + gpio_set(bus->scl_port, bus->scl_pin); + gpio_set(bus->sda_port, bus->sda_pin); + delay_us(5); +} + +int hal_soft_i2c_wait_ack_frame(int ch) { + bsp_soft_i2c_t *bus = bsp_soft_i2c_get_handle(ch); + if (!bus) + return -1; + gpio_set(bus->sda_port, bus->sda_pin); + delay_us(5); + while (gpio_read(bus->sda_port, bus->sda_pin)) { + + } + gpio_set(bus->scl_port, bus->scl_pin); + delay_us(5); + gpio_reset(bus->scl_port, bus->scl_pin); + return 0; +} + +void hal_soft_i2c_send_ack_frame(int ch, int ack) { + bsp_soft_i2c_t *bus = bsp_soft_i2c_get_handle(ch); + if (!bus) + return; + gpio_reset(bus->scl_port, bus->scl_pin); + if (ack != 0) { + gpio_set(bus->sda_port, bus.sda_pin); + } else { + gpio_reset(bus->sda_port, bus.sda_pin); + } + delay_us(5); + gpio_set(bus->scl_port, bus->scl_pin); + delay_us(5); + gpio_reset(bus->scl_port, bus->scl_pin); +} + +void hal_soft_i2c_send_frame(int ch, uint8_t byte) { + bsp_soft_i2c_t *bus = bsp_soft_i2c_get_handle(ch); + if (!bus) + return; + gpio_reset(bus->scl_port, bus->scl_pin); + uint8_t send_bits; + for (int i = 0; i < 8; i ++) { + send_bits = ((byte << i) & 0x80) >> 7; + if (send_bits) { + gpio_set(bus->sda_port, bus->sda_pin); + } else { + gpio_reset(bus->sda_port, bus->sda_pin); + } + delay_us(2); + gpio_set(bus->scl_port, bus->scl_pin); + delay_us(5); + gpio_reset(bus->scl_port, bus->scl_pin); + delay_us(3); + } +} + +uint8_t hal_soft_i2c_read_frame(int ch, uint8_t ack) { + bsp_soft_i2c_t *bus = bsp_soft_i2c_get_handle(ch); + uint8_t ret = 0; + if (!bus) + return -1; + for (int i = 0; i < 8; i ++) { + scl_low(bus); + delay_us(5); + scl_high(bus); + ret <<= 1; + if (sda_read(bus)) ret ++; + delay_us(5); + } + + hal_soft_i2c_send_ack_frame(ch, ack); + return ret; +} +/* ============================================================================ + * OPS + * ============================================================================ + */ + +static const soft_i2c_ops_t ops = +{ + .init = hal_soft_i2c_init, + .write = hal_soft_i2c_write, + .read = hal_soft_i2c_read, + .mem_write = hal_soft_i2c_mem_write, + .mem_read = hal_soft_i2c_mem_read, + .__start_frame = hal_soft_i2c_start_frame, + .__stop_frame = hal_soft_i2c_stop_frame, + .__wait_ack_frame = hal_soft_i2c_wait_ack_frame, + .__send_ack_frame = hal_soft_i2c_send_ack_frame, + .__send_frame = hal_soft_i2c_send_frame, + .__read_frame = hal_soft_i2c_read_frame, + +}; + +/* ============================================================================ + * REGISTER + * ============================================================================ + */ + +void hal_soft_i2c_init_all(void) +{ + soft_i2c_register_ops(&ops); +} diff --git a/hal/stm32f4/soft_i2c/hal_soft_i2c.h b/hal/stm32f4/soft_i2c/hal_soft_i2c.h new file mode 100644 index 0000000..0af5ffa --- /dev/null +++ b/hal/stm32f4/soft_i2c/hal_soft_i2c.h @@ -0,0 +1,6 @@ +#ifndef HAL_SOFT_I2C_H +#define HAL_SOFT_I2C_H + +void hal_soft_i2c_init_all(void); + +#endif diff --git a/interfaces/soft_i2c/soft_i2c_if.c b/interfaces/soft_i2c/soft_i2c_if.c new file mode 100644 index 0000000..f8dd1f9 --- /dev/null +++ b/interfaces/soft_i2c/soft_i2c_if.c @@ -0,0 +1,43 @@ +#include "soft_i2c_if.h" + +static const soft_i2c_ops_t *g_soft_i2c_ops = 0; + +void soft_i2c_register_ops(const soft_i2c_ops_t *ops) +{ + g_soft_i2c_ops = ops; +} + +int soft_i2c_if_init(int ch) +{ + if (!g_soft_i2c_ops || !g_soft_i2c_ops->init) + return -1; + return g_soft_i2c_ops->init(ch); +} + +int soft_i2c_if_mem_write(int ch, uint16_t dev_addr, uint16_t mem_addr, uint16_t mem_add_size, const uint8_t *data, uint16_t size, uint32_t timeout) +{ + if (!g_soft_i2c_ops || !g_soft_i2c_ops->mem_write) + return -1; + return g_soft_i2c_ops->mem_write(ch, dev_addr, mem_addr, mem_add_size, data, size, timeout); +} + +int soft_i2c_if_mem_read(int ch, uint16_t dev_addr, uint16_t mem_addr, uint16_t mem_add_size, uint8_t *data, uint16_t size, uint32_t timeout) +{ + if (!g_soft_i2c_ops || !g_soft_i2c_ops->mem_read) + return -1; + return g_soft_i2c_ops->mem_read(ch, dev_addr, mem_addr, mem_add_size, data, size, timeout); +} + +int soft_i2c_if_write(int ch, uint16_t dev_addr, const uint8_t *data, uint16_t size, uint32_t timeout) +{ + if (!g_soft_i2c_ops || !g_soft_i2c_ops->write) + return -1; + return g_soft_i2c_ops->write(ch, dev_addr, data, size, timeout); +} + +int soft_i2c_if_read(int ch, uint16_t dev_addr, uint8_t *data, uint16_t size, uint32_t timeout) +{ + if (!g_soft_i2c_ops || !g_soft_i2c_ops->read) + return -1; + return g_soft_i2c_ops->read(ch, dev_addr, data, size, timeout); +} diff --git a/interfaces/soft_i2c/soft_i2c_if.h b/interfaces/soft_i2c/soft_i2c_if.h new file mode 100644 index 0000000..540f9b2 --- /dev/null +++ b/interfaces/soft_i2c/soft_i2c_if.h @@ -0,0 +1,37 @@ +#ifndef __SOFT_I2C_IF_H__ +#define __SOFT_I2C_IF_H__ + +#ifdef __cplusplus +extern "C" { +#endif + +#include +#include + +typedef struct { + int (*init)(int ch); + int (*mem_write)(int ch, uint16_t dev_addr, uint16_t mem_addr, uint16_t mem_add_size, const uint8_t *data, uint16_t size, uint32_t timeout); + int (*mem_read)(int ch, uint16_t dev_addr, uint16_t mem_addr, uint16_t mem_add_size, uint8_t *data, uint16_t size, uint32_t timeout); + int (*write)(int ch, uint16_t dev_addr, const uint8_t *data, uint16_t size, uint32_t timeout); + int (*read)(int ch, uint16_t dev_addr, uint8_t *data, uint16_t size, uint32_t timeout); + void (*__start_frame)(int ch); + void (*__send_frame)(int ch, uint8_t byte); + int (*__wait_ack_frame)(int ch); + void (*__stop_frame)(int ch); + int (*__read_frame)(int ch, int ack); + void (*__send_ack_frame)(int ch, int ack); +} soft_i2c_ops_t; + +void soft_i2c_register_ops(const soft_i2c_ops_t *ops); + +int soft_i2c_if_init(int ch); +int soft_i2c_if_mem_write(int ch, uint16_t dev_addr, uint16_t mem_addr, uint16_t mem_add_size, const uint8_t *data, uint16_t size, uint32_t timeout); +int soft_i2c_if_mem_read(int ch, uint16_t dev_addr, uint16_t mem_addr, uint16_t mem_add_size, uint8_t *data, uint16_t size, uint32_t timeout); +int soft_i2c_if_write(int ch, uint16_t dev_addr, const uint8_t *data, uint16_t size, uint32_t timeout); +int soft_i2c_if_read(int ch, uint16_t dev_addr, uint8_t *data, uint16_t size, uint32_t timeout); + +#ifdef __cplusplus +} +#endif + +#endif diff --git a/modules/bus/soft_i2c/soft_i2c.c b/modules/bus/soft_i2c/soft_i2c.c index 998f984..3955c18 100644 --- a/modules/bus/soft_i2c/soft_i2c.c +++ b/modules/bus/soft_i2c/soft_i2c.c @@ -1,454 +1,43 @@ -/** - * @file soft_i2c.c - * @brief 软件 I2C（位模拟）驱动程序实现 - * @note 基于 GPIO 位时序实现 - */ - #include "soft_i2c.h" -#include "cmsis_os2.h" -#include "gpio_if.h" -#include "cmsis_compiler.h" -#include "projdefs.h" - -/* ============================================================================ - * 内部辅助函数 - * ============================================================================ */ - -/** - * @brief 微秒级延时 - * @note 简单软件延时，实际时间取决于编译器优化和主频 - * 对于精确时序，建议替换为定时器延时 - */ -void soft_i2c_delay_us(uint32_t us) -{ -#ifndef - volatile uint32_t count; - /* 假设 168MHz 主频，每个循环约 1us */ - /* 根据实际主频调整系数 */ - while (us--) { - for (count = 0; count < 21; count++) { - __NOP(); - } +#include "soft_i2c_if.h" +#include +#include +int soft_i2c_init(soft_i2c_t *obj, int ch) { + if (obj == NULL) { + return -1; } -#else - osDelay(pdMS_TO_TICKS(us/1000u)); -#endif + obj->ch = ch; + if (soft_i2c_if_init(ch)) { + obj->initialized = 0; + return -2; + } + obj->initialized = 1; + return 0; + } - -/** - * @brief 设置 SDA 输出 - */ -static void soft_i2c_sda_out(soft_i2c_t *i2c, uint8_t val) -{ - gpio_if_write(i2c->config.sda_gpio_ch, val); +int soft_i2c_write(soft_i2c_t *obj, uint16_t dev_addr, + const uint8_t *data, uint16_t size, uint32_t timeout) { + if (obj == NULL || obj->initialized == 0) + return -1; + return soft_i2c_if_write(obj->ch, dev_addr, data, size, timeout); } - -/** - * @brief 读取 SDA 输入（释放为输入模式） - * @note 软件 I2C 需要在读取前释放 SDA 线 - */ -static uint8_t soft_i2c_sda_in(soft_i2c_t *i2c) -{ - /* 读取时 SDA 应为输入模式 */ - /* 注意：当前 gpio_if 没有输入/输出模式切换 */ - /* 假设 GPIO 已配置为合适的模式 */ - return (uint8_t)gpio_if_read(i2c->config.sda_gpio_ch); +int soft_i2c_read(soft_i2c_t *obj, uint16_t dev_addr, + uint8_t *data, uint16_t size, uint32_t timeout) { + if (obj == NULL || obj->initialized == 0) + return -1; + return soft_i2c_if_read(obj->ch, dev_addr, data, size, timeout); } - -/** - * @brief 设置 SCL 输出 - */ -static void soft_i2c_scl_out(soft_i2c_t *i2c, uint8_t val) -{ - gpio_if_write(i2c->config.scl_gpio_ch, val); -} - -/** - * @brief 读取 SCL 输入（未使用，保留用于时钟拉伸支持） - */ -#if 0 -static uint8_t soft_i2c_scl_in(soft_i2c_t *i2c) -{ - return (uint8_t)gpio_if_read(i2c->config.scl_gpio_ch); -} -#endif - -/** - * @brief 产生半个 I2C 周期延时 - */ -static inline void soft_i2c_half_cycle(soft_i2c_t *i2c) -{ - soft_i2c_delay_us(i2c->config.delay_us); -} - -/* ============================================================================ - * 核心 API 实现 - * ============================================================================ */ - -int soft_i2c_init(soft_i2c_t *i2c, const soft_i2c_config_t *config) -{ - if (!i2c || !config) { - return SOFT_I2C_ERR_INVALID_PARAM; - } - - /* 复制配置 */ - i2c->config = *config; - i2c->bus_busy = false; - i2c->last_error = 0; - - /* 初始化 GPIO */ - /* 注意：GPIO 模式应在外部配置好（开漏输出 + 上拉） */ - if (gpio_if_init(config->sda_gpio_ch) != 0) { - return SOFT_I2C_ERR_INVALID_PARAM; - } - if (gpio_if_init(config->scl_gpio_ch) != 0) { - return SOFT_I2C_ERR_INVALID_PARAM; - } - - /* 初始状态：SDA 和 SCL 为高（空闲状态）*/ - soft_i2c_sda_out(i2c, 1); - soft_i2c_scl_out(i2c, 1); - soft_i2c_half_cycle(i2c); - - return SOFT_I2C_OK; -} - -int soft_i2c_start(soft_i2c_t *i2c) -{ - if (!i2c) { - return SOFT_I2C_ERR_INVALID_PARAM; - } - - /* 检查总线是否忙 */ - if (i2c->bus_busy) { - /* 可选：总线忙处理 */ - } - - /* SCL 高期间，SDA 由高变低 -> 起始条件 */ - soft_i2c_sda_out(i2c, 1); - soft_i2c_half_cycle(i2c); - soft_i2c_scl_out(i2c, 1); - soft_i2c_half_cycle(i2c); - soft_i2c_sda_out(i2c, 0); - soft_i2c_half_cycle(i2c); - soft_i2c_scl_out(i2c, 0); - soft_i2c_half_cycle(i2c); - - i2c->bus_busy = true; - - return SOFT_I2C_OK; -} - -int soft_i2c_stop(soft_i2c_t *i2c) -{ - if (!i2c) { - return SOFT_I2C_ERR_INVALID_PARAM; - } - - /* SCL 高期间，SDA 由低变高 -> 停止条件 */ - soft_i2c_sda_out(i2c, 0); - soft_i2c_half_cycle(i2c); - soft_i2c_scl_out(i2c, 1); - soft_i2c_half_cycle(i2c); - soft_i2c_sda_out(i2c, 1); - soft_i2c_half_cycle(i2c); - - i2c->bus_busy = false; - - return SOFT_I2C_OK; -} - -int soft_i2c_write_byte(soft_i2c_t *i2c, uint8_t data) -{ - uint8_t i; - uint8_t ack; - - if (!i2c) { - return SOFT_I2C_ERR_INVALID_PARAM; - } - - /* 发送 8 位数据，MSB 在前 */ - for (i = 0; i < 8; i++) { - /* SCL 低期间改变 SDA */ - soft_i2c_scl_out(i2c, 0); - - /* 输出数据位 */ - if (data & 0x80) { - soft_i2c_sda_out(i2c, 1); - } else { - soft_i2c_sda_out(i2c, 0); - } - data <<= 1; - - soft_i2c_half_cycle(i2c); - - /* SCL 高期间数据有效 */ - soft_i2c_scl_out(i2c, 1); - soft_i2c_half_cycle(i2c); - soft_i2c_scl_out(i2c, 0); - } - - /* 释放 SDA，准备读取 ACK */ - soft_i2c_sda_out(i2c, 1); - soft_i2c_half_cycle(i2c); - - /* 读取 ACK/NACK */ - soft_i2c_scl_out(i2c, 1); - soft_i2c_half_cycle(i2c); - ack = soft_i2c_sda_in(i2c); - soft_i2c_scl_out(i2c, 0); - soft_i2c_half_cycle(i2c); - - if (ack) { - return SOFT_I2C_ERR_NACK; - } - - return SOFT_I2C_OK; -} - -int soft_i2c_read_byte(soft_i2c_t *i2c, bool ack, uint8_t *data) -{ - uint8_t i; - uint8_t result = 0; - - if (!i2c || !data) { - return SOFT_I2C_ERR_INVALID_PARAM; - } - - /* 释放 SDA（作为输入）*/ - soft_i2c_sda_out(i2c, 1); - soft_i2c_half_cycle(i2c); - - /* 读取 8 位数据，MSB 在前 */ - for (i = 0; i < 8; i++) { - /* SCL 高期间读取数据 */ - soft_i2c_scl_out(i2c, 1); - soft_i2c_half_cycle(i2c); - - result <<= 1; - if (soft_i2c_sda_in(i2c)) { - result |= 0x01; - } - - soft_i2c_scl_out(i2c, 0); - soft_i2c_half_cycle(i2c); - } - - *data = result; - - /* 发送 ACK/NACK */ - if (ack) { - soft_i2c_sda_out(i2c, 0); /* ACK */ - } else { - soft_i2c_sda_out(i2c, 1); /* NACK */ - } - soft_i2c_half_cycle(i2c); - soft_i2c_scl_out(i2c, 1); - soft_i2c_half_cycle(i2c); - soft_i2c_scl_out(i2c, 0); - soft_i2c_half_cycle(i2c); - - return SOFT_I2C_OK; -} - -int soft_i2c_send_addr(soft_i2c_t *i2c, uint8_t addr, bool write) -{ - uint8_t addr_byte; - - if (!i2c) { - return SOFT_I2C_ERR_INVALID_PARAM; - } - - /* 7 位地址 + 读写位 */ - addr_byte = (addr << 1) | (write ? 0x00 : 0x01); - - return soft_i2c_write_byte(i2c, addr_byte); -} - -/* ============================================================================ - * 高级 API 实现 - * ============================================================================ */ - -int soft_i2c_mem_write(soft_i2c_t *i2c, uint16_t dev_addr, uint16_t mem_addr, - uint16_t mem_addr_size, const uint8_t *data, uint16_t size, - uint32_t timeout) -{ - uint16_t i; - int ret; - - (void)timeout; /* 未使用 */ - - if (!i2c || !data || (mem_addr_size != 1 && mem_addr_size != 2)) { - return SOFT_I2C_ERR_INVALID_PARAM; - } - - ret = soft_i2c_start(i2c); - if (ret != SOFT_I2C_OK) return ret; - - /* 发送设备地址（写）*/ - ret = soft_i2c_send_addr(i2c, (uint8_t)dev_addr, true); - if (ret != SOFT_I2C_OK) { - soft_i2c_stop(i2c); - return ret; - } - - /* 发送寄存器/内存地址 */ - if (mem_addr_size == 2) { - ret = soft_i2c_write_byte(i2c, (uint8_t)(mem_addr >> 8)); - if (ret != SOFT_I2C_OK) { - soft_i2c_stop(i2c); - return ret; - } - } - ret = soft_i2c_write_byte(i2c, (uint8_t)mem_addr); - if (ret != SOFT_I2C_OK) { - soft_i2c_stop(i2c); - return ret; - } - - /* 发送数据 */ - for (i = 0; i < size; i++) { - ret = soft_i2c_write_byte(i2c, data[i]); - if (ret != SOFT_I2C_OK) { - soft_i2c_stop(i2c); - return ret; - } - } - - ret = soft_i2c_stop(i2c); - return ret; -} - -int soft_i2c_mem_read(soft_i2c_t *i2c, uint16_t dev_addr, uint16_t mem_addr, - uint16_t mem_addr_size, uint8_t *data, uint16_t size, - uint32_t timeout) -{ - uint16_t i; - int ret; - - (void)timeout; /* 未使用 */ - - if (!i2c || !data || (mem_addr_size != 1 && mem_addr_size != 2)) { - return SOFT_I2C_ERR_INVALID_PARAM; - } - - /* 第一阶段：写入寄存器地址 */ - ret = soft_i2c_start(i2c); - if (ret != SOFT_I2C_OK) return ret; - - /* 发送设备地址（写）*/ - ret = soft_i2c_send_addr(i2c, (uint8_t)dev_addr, true); - if (ret != SOFT_I2C_OK) { - soft_i2c_stop(i2c); - return ret; - } - - /* 发送寄存器/内存地址 */ - if (mem_addr_size == 2) { - ret = soft_i2c_write_byte(i2c, (uint8_t)(mem_addr >> 8)); - if (ret != SOFT_I2C_OK) { - soft_i2c_stop(i2c); - return ret; - } - } - ret = soft_i2c_write_byte(i2c, (uint8_t)mem_addr); - if (ret != SOFT_I2C_OK) { - soft_i2c_stop(i2c); - return ret; - } - - /* 重复起始条件（Repeated Start）*/ - ret = soft_i2c_start(i2c); - if (ret != SOFT_I2C_OK) return ret; - - /* 第二阶段：读取数据 */ - /* 发送设备地址（读）*/ - ret = soft_i2c_send_addr(i2c, (uint8_t)dev_addr, false); - if (ret != SOFT_I2C_OK) { - soft_i2c_stop(i2c); - return ret; - } - - /* 读取数据 */ - for (i = 0; i < size; i++) { - /* 最后一个字节发送 NACK，否则发送 ACK */ - ret = soft_i2c_read_byte(i2c, (i < (size - 1)), &data[i]); - if (ret != SOFT_I2C_OK) { - soft_i2c_stop(i2c); - return ret; - } - } - - ret = soft_i2c_stop(i2c); - return ret; -} - -int soft_i2c_write(soft_i2c_t *i2c, uint16_t dev_addr, const uint8_t *data, - uint16_t size, uint32_t timeout) -{ - uint16_t i; - int ret; - - (void)timeout; /* 未使用 */ - - if (!i2c || !data) { - return SOFT_I2C_ERR_INVALID_PARAM; - } - - ret = soft_i2c_start(i2c); - if (ret != SOFT_I2C_OK) return ret; - - /* 发送设备地址（写）*/ - ret = soft_i2c_send_addr(i2c, (uint8_t)dev_addr, true); - if (ret != SOFT_I2C_OK) { - soft_i2c_stop(i2c); - return ret; - } - - /* 发送数据 */ - for (i = 0; i < size; i++) { - ret = soft_i2c_write_byte(i2c, data[i]); - if (ret != SOFT_I2C_OK) { - soft_i2c_stop(i2c); - return ret; - } - } - - ret = soft_i2c_stop(i2c); - return ret; -} - -int soft_i2c_read(soft_i2c_t *i2c, uint16_t dev_addr, uint8_t *data, - uint16_t size, uint32_t timeout) -{ - uint16_t i; - int ret; - - (void)timeout; /* 未使用 */ - - if (!i2c || !data) { - return SOFT_I2C_ERR_INVALID_PARAM; - } - - ret = soft_i2c_start(i2c); - if (ret != SOFT_I2C_OK) return ret; - - /* 发送设备地址（读）*/ - ret = soft_i2c_send_addr(i2c, (uint8_t)dev_addr, false); - if (ret != SOFT_I2C_OK) { - soft_i2c_stop(i2c); - return ret; - } - - /* 读取数据 */ - for (i = 0; i < size; i++) { - ret = soft_i2c_read_byte(i2c, (i < (size - 1)), &data[i]); - if (ret != SOFT_I2C_OK) { - soft_i2c_stop(i2c); - return ret; - } - } - - ret = soft_i2c_stop(i2c); - return ret; +int soft_i2c_mem_write(soft_i2c_t *obj, uint16_t dev_addr, + uint16_t mem_addr, uint16_t mem_addr_size, + const uint8_t *data, uint16_t size, uint32_t timeout) { + if (obj == NULL || obj->initialized == 0) + return -1; + return soft_i2c_if_mem_write(obj->ch, dev_addr, mem_addr, mem_addr_size, data, size, timeout); } +int soft_i2c_mem_read(soft_i2c_t *obj, uint16_t dev_addr, + uint16_t mem_addr, uint16_t mem_addr_size, + uint8_t *data, uint16_t size, uint32_t timeout) { + if (obj == NULL || obj->initialized == 0) + return -1; + return soft_i2c_if_mem_read(obj->ch, dev_addr, mem_addr, mem_addr_size, data, size, timeout); +} \ No newline at end of file diff --git a/modules/bus/soft_i2c/soft_i2c.h b/modules/bus/soft_i2c/soft_i2c.h index c82b0da..b6e520b 100644 --- a/modules/bus/soft_i2c/soft_i2c.h +++ b/modules/bus/soft_i2c/soft_i2c.h @@ -1,189 +1,35 @@ #ifndef __SOFT_I2C_H__ #define __SOFT_I2C_H__ -/** - * @file soft_i2c.h - * @brief 软件 I2C（位模拟）驱动程序 - * @note 基于 GPIO 位时序实现的 I2C 总线驱动 - * - 支持多实例（多个独立的 soft I2C 总线） - * - 标准模式 (100kHz) / 快速模式 (400kHz) - * - 7 位设备地址 - */ - #include -#include #include +#include #ifdef __cplusplus extern "C" { #endif -/* ============================================================================ - * 状态码和错误定义 - * ============================================================================ */ -/** - * @brief Soft I2C 状态码 - */ -typedef enum { - SOFT_I2C_OK = 0, /**< 成功 */ - SOFT_I2C_ERR_TIMEOUT = -1, /**< 超时错误 */ - SOFT_I2C_ERR_NACK = -2, /**< NACK 错误（设备无应答） */ - SOFT_I2C_ERR_INVALID_PARAM = -3, /**< 无效参数 */ - SOFT_I2C_ERR_BUS_ERROR = -4, /**< 总线错误 */ - SOFT_I2C_ERR_ARBITRATION = -5 /**< 仲裁丢失 */ -} soft_i2c_status_t; - -/* ============================================================================ - * 配置结构体 - * ============================================================================ */ - -/** - * @brief Soft I2C 配置结构体 - */ typedef struct { - int sda_gpio_ch; /**< SDA GPIO 通道号 */ - int scl_gpio_ch; /**< SCL GPIO 通道号 */ - uint32_t delay_us; /**< 半周期延时（微秒），决定总线速率 */ - /**< 例：5us = 100kHz, 2.5us = 200kHz, 1.25us = 400kHz */ - bool open_drain; /**< 是否开漏模式（默认 true）*/ -} soft_i2c_config_t; - -/** - * @brief Soft I2C 主机结构体 - */ -typedef struct { - soft_i2c_config_t config; /**< 配置参数 */ - bool bus_busy; /**< 总线忙标志 */ - uint8_t last_error; /**< 最后错误码 */ + int ch; + int initialized; } soft_i2c_t; -/* ============================================================================ - * 核心 API 函数 - * ============================================================================ */ +int soft_i2c_init(soft_i2c_t *obj, int ch); -/** - * @brief 初始化 Soft I2C 主机 - * @param i2c: Soft I2C 结构体指针 - * @param config: 配置参数 - * @retval 成功返回 SOFT_I2C_OK，失败返回错误码 - */ -int soft_i2c_init(soft_i2c_t *i2c, const soft_i2c_config_t *config); +int soft_i2c_write(soft_i2c_t *obj, uint16_t dev_addr, + const uint8_t *data, uint16_t size, uint32_t timeout); -/** - * @brief 产生 I2C 起始条件 - * @param i2c: Soft I2C 结构体指针 - * @retval 成功返回 SOFT_I2C_OK - */ -int soft_i2c_start(soft_i2c_t *i2c); +int soft_i2c_read(soft_i2c_t *obj, uint16_t dev_addr, + uint8_t *data, uint16_t size, uint32_t timeout); -/** - * @brief 产生 I2C 停止条件 - * @param i2c: Soft I2C 结构体指针 - * @retval 成功返回 SOFT_I2C_OK - */ -int soft_i2c_stop(soft_i2c_t *i2c); +int soft_i2c_mem_write(soft_i2c_t *obj, uint16_t dev_addr, + uint16_t mem_addr, uint16_t mem_add_size, + const uint8_t *data, uint16_t size, uint32_t timeout); -/** - * @brief 发送一个字节 - * @param i2c: Soft I2C 结构体指针 - * @param data: 要发送的数据 - * @retval 成功返回 SOFT_I2C_OK，NACK 返回 SOFT_I2C_ERR_NACK - */ -int soft_i2c_write_byte(soft_i2c_t *i2c, uint8_t data); - -/** - * @brief 读取一个字节 - * @param i2c: Soft I2C 结构体指针 - * @param ack: 是否发送 ACK (true=发送 ACK, false=发送 NACK) - * @param data: 读取到的数据（输出） - * @retval 成功返回 SOFT_I2C_OK - */ -int soft_i2c_read_byte(soft_i2c_t *i2c, bool ack, uint8_t *data); - -/** - * @brief 发送设备地址（含读写位） - * @param i2c: Soft I2C 结构体指针 - * @param addr: 7 位设备地址 - * @param write: 读写方向（true=写，false=读） - * @retval 成功返回 SOFT_I2C_OK，NACK 返回 SOFT_I2C_ERR_NACK - */ -int soft_i2c_send_addr(soft_i2c_t *i2c, uint8_t addr, bool write); - -/* ============================================================================ - * 高级 API 函数（类似硬件 I2C 的操作） - * ============================================================================ */ - -/** - * @brief I2C 内存写入（带寄存器地址） - * @param i2c: Soft I2C 结构体指针 - * @param dev_addr: 7 位设备地址 - * @param mem_addr: 寄存器/内存地址 - * @param mem_addr_size: 寄存器地址字节数（1 或 2） - * @param data: 要写入的数据 - * @param size: 数据长度 - * @param timeout: 超时时间（未使用，预留） - * @retval 成功返回 SOFT_I2C_OK - */ -int soft_i2c_mem_write(soft_i2c_t *i2c, uint16_t dev_addr, uint16_t mem_addr, - uint16_t mem_addr_size, const uint8_t *data, uint16_t size, - uint32_t timeout); - -/** - * @brief I2C 内存读取（带寄存器地址） - * @param i2c: Soft I2C 结构体指针 - * @param dev_addr: 7 位设备地址 - * @param mem_addr: 寄存器/内存地址 - * @param mem_addr_size: 寄存器地址字节数（1 或 2） - * @param data: 读取的数据缓冲区 - * @param size: 数据长度 - * @param timeout: 超时时间（未使用，预留） - * @retval 成功返回 SOFT_I2C_OK - */ -int soft_i2c_mem_read(soft_i2c_t *i2c, uint16_t dev_addr, uint16_t mem_addr, - uint16_t mem_addr_size, uint8_t *data, uint16_t size, - uint32_t timeout); - -/** - * @brief I2C 写入（不带寄存器地址） - * @param i2c: Soft I2C 结构体指针 - * @param dev_addr: 7 位设备地址 - * @param data: 要写入的数据 - * @param size: 数据长度 - * @param timeout: 超时时间（未使用，预留） - * @retval 成功返回 SOFT_I2C_OK - */ -int soft_i2c_write(soft_i2c_t *i2c, uint16_t dev_addr, const uint8_t *data, - uint16_t size, uint32_t timeout); - -/** - * @brief I2C 读取（不带寄存器地址） - * @param i2c: Soft I2C 结构体指针 - * @param dev_addr: 7 位设备地址 - * @param data: 读取的数据缓冲区 - * @param size: 数据长度 - * @param timeout: 超时时间（未使用，预留） - * @retval 成功返回 SOFT_I2C_OK - */ -int soft_i2c_read(soft_i2c_t *i2c, uint16_t dev_addr, uint8_t *data, - uint16_t size, uint32_t timeout); - -/* ============================================================================ - * 辅助函数 - * ============================================================================ */ - -/** - * @brief 产生 I2C 时钟脉冲 - * @param i2c: Soft I2C 结构体指针 - */ -void soft_i2c_generate_clock(soft_i2c_t *i2c); - -/** - * @brief 延时函数（微秒级） - * @param us: 延时微秒数 - * @note 可替换为实际的延时实现 - */ -void soft_i2c_delay_us(uint32_t us); +int soft_i2c_mem_read(soft_i2c_t *obj, uint16_t dev_addr, + uint16_t mem_addr, uint16_t mem_add_size, + uint8_t *data, uint16_t size, uint32_t timeout); #ifdef __cplusplus } diff --git a/modules/bus/soft_i2c/soft_i2c_example.c b/modules/bus/soft_i2c/soft_i2c_example.c deleted file mode 100644 index f28a268..0000000 --- a/modules/bus/soft_i2c/soft_i2c_example.c +++ /dev/null @@ -1,106 +0,0 @@ -/** - * @file soft_i2c_example.c - * @brief Soft I2C 使用示例 - * @note 演示如何使用 soft_i2c 模块 - */ - -#include "soft_i2c.h" -#include "soft_i2c_hal.h" -#include "i2c_if.h" -#include - -/* ============================================================================ - * 示例 1: 直接使用 soft_i2c API - * ============================================================================ */ - -void soft_i2c_example_direct(void) -{ - soft_i2c_t i2c; - soft_i2c_config_t config = { - .sda_gpio_ch = 0, /* 根据实际硬件修改 */ - .scl_gpio_ch = 1, - .delay_us = 5, /* 100kHz */ - .open_drain = true - }; - uint8_t data[2]; - - /* 初始化 */ - soft_i2c_init(&i2c, &config); - - /* 示例：读取 AT24C02 EEPROM (地址 0x50) 寄存器 0x00 的 2 个字节 */ - soft_i2c_mem_read(&i2c, 0x50, 0x00, 1, data, 2, 0); - - /* 示例：写入 2 个字节 */ - soft_i2c_mem_write(&i2c, 0x50, 0x00, 1, data, 2, 0); -} - -/* ============================================================================ - * 示例 2: 使用 HAL 适配器（通过 i2c_if 接口） - * ============================================================================ */ - -void soft_i2c_example_hal(void) -{ - uint8_t data[16]; - - /* 初始化 soft_i2c HAL，从通道 2 开始 */ - /* 调用后，通道 2 和 3 对应 soft_i2c 总线 */ - soft_i2c_hal_init(2); - - /* 现在可以使用标准 i2c_if 接口 */ - /* 读取第一个 soft_i2c 总线上的设备 */ - i2c_if_mem_read(2, 0x50, 0x00, 1, data, 16, 100); - - /* 读取第二个 soft_i2c 总线上的设备 */ - i2c_if_mem_read(3, 0x68, 0x00, 1, data, 16, 100); -} - -/* ============================================================================ - * 示例 3: MPU6050 读取示例 - * ============================================================================ */ - -void soft_i2c_example_mpu6050(soft_i2c_t *i2c) -{ - uint8_t who_am_i; - uint8_t data[14]; - - /* 读取 WHO_AM_I 寄存器 (0x75) */ - soft_i2c_mem_read(i2c, 0x68, 0x75, 1, &who_am_i, 1, 0); - - /* 读取加速度计和陀螺仪数据 (0x3B-0x48) */ - soft_i2c_mem_read(i2c, 0x68, 0x3B, 1, data, 14, 0); - - /* ACCEL_XOUT_H */ - int16_t accel_x = (int16_t)((data[0] << 8) | data[1]); - (void)accel_x; -} - -/* ============================================================================ - * 示例 4: OLED 显示写入示例 (SSD1306) - * ============================================================================ */ - -void soft_i2c_example_oled_command(soft_i2c_t *i2c, uint8_t cmd) -{ - uint8_t buf[2]; - - /* SSD1306 命令模式：第一字节 0x00 = 命令 */ - buf[0] = 0x00; - buf[1] = cmd; - - soft_i2c_write(i2c, 0x3C, buf, 2, 0); -} - -void soft_i2c_example_oled_data(soft_i2c_t *i2c, const uint8_t *data, uint16_t size) -{ - uint8_t static_buf[129]; /* 静态缓冲区，最大 128 字节数据 + 1 字节命令 */ - uint16_t i; - - if (size > 128) return; /* 限制最大长度 */ - - /* SSD1306 数据模式：第一字节 0x40 = 数据 */ - static_buf[0] = 0x40; - for (i = 0; i < size; i++) { - static_buf[i + 1] = data[i]; - } - - soft_i2c_write(i2c, 0x3C, static_buf, size + 1, 0); -} diff --git a/modules/bus/soft_i2c/soft_i2c_hal.c b/modules/bus/soft_i2c/soft_i2c_hal.c deleted file mode 100644 index e5464bb..0000000 --- a/modules/bus/soft_i2c/soft_i2c_hal.c +++ /dev/null @@ -1,172 +0,0 @@ -/** - * @file soft_i2c_hal.c - * @brief Soft I2C HAL 适配器实现 - * @note 将 soft_i2c 模块适配到现有的 i2c_ops_t 接口 - * - * 使用示例： - * @code - * // 初始化 2 个 soft_i2c 总线（通道 2 和 3） - * soft_i2c_hal_init(2); - * - * // 通过标准接口访问 - * i2c_if_read(2, 0x50, buffer, 16, 100); // 读取第一个 soft_i2c 总线 - * @endcode - */ - -#include "soft_i2c_hal.h" -#include "soft_i2c.h" -#include "i2c_if.h" -#include "gpio_if.h" -#include - -/* ============================================================================ - * 配置区域 - * ============================================================================ */ - -/** - * @brief 最大支持的 soft_i2c 总线数量 - */ -#ifndef SOFT_I2C_MAX_CHANNELS -#define SOFT_I2C_MAX_CHANNELS 2 -#endif - -/** - * @brief Soft I2C 总线配置表 - * @note 根据实际硬件连接修改引脚配置 - */ -static const soft_i2c_config_t soft_i2c_configs[SOFT_I2C_MAX_CHANNELS] = { - { - .sda_gpio_ch = 0, /* SDA1 - 修改为实际 GPIO 通道 */ - .scl_gpio_ch = 1, /* SCL1 */ - .delay_us = 5, /* 5us = 约 100kHz */ - .open_drain = true - }, - { - .sda_gpio_ch = 2, /* SDA2 - 修改为实际 GPIO 通道 */ - .scl_gpio_ch = 3, /* SCL2 */ - .delay_us = 2, /* 2us = 约 250kHz */ - .open_drain = true - } -}; - -/** - * @brief Soft I2C 主机实例 - */ -static soft_i2c_t soft_i2c_hosts[SOFT_I2C_MAX_CHANNELS]; - -/** - * @brief 通道偏移量（soft_i2c 在 i2c_if 中的起始通道号） - */ -static int g_channel_offset = -1; - -/* ============================================================================ - * i2c_ops_t 接口实现 - * ============================================================================ */ - -static int soft_i2c_hal_init_impl(int ch) -{ - int local_ch = ch - g_channel_offset; - - if (local_ch < 0 || local_ch >= SOFT_I2C_MAX_CHANNELS) { - return -1; - } - - return soft_i2c_init(&soft_i2c_hosts[local_ch], &soft_i2c_configs[local_ch]); -} - -static int soft_i2c_hal_mem_write(int ch, uint16_t dev_addr, uint16_t mem_addr, - uint16_t mem_addr_size, const uint8_t *data, - uint16_t size, uint32_t timeout) -{ - int local_ch = ch - g_channel_offset; - - if (local_ch < 0 || local_ch >= SOFT_I2C_MAX_CHANNELS) { - return -1; - } - - return soft_i2c_mem_write(&soft_i2c_hosts[local_ch], dev_addr, mem_addr, - mem_addr_size, data, size, timeout); -} - -static int soft_i2c_hal_mem_read(int ch, uint16_t dev_addr, uint16_t mem_addr, - uint16_t mem_addr_size, uint8_t *data, - uint16_t size, uint32_t timeout) -{ - int local_ch = ch - g_channel_offset; - - if (local_ch < 0 || local_ch >= SOFT_I2C_MAX_CHANNELS) { - return -1; - } - - return soft_i2c_mem_read(&soft_i2c_hosts[local_ch], dev_addr, mem_addr, - mem_addr_size, data, size, timeout); -} - -static int soft_i2c_hal_write(int ch, uint16_t dev_addr, const uint8_t *data, - uint16_t size, uint32_t timeout) -{ - int local_ch = ch - g_channel_offset; - - if (local_ch < 0 || local_ch >= SOFT_I2C_MAX_CHANNELS) { - return -1; - } - - return soft_i2c_write(&soft_i2c_hosts[local_ch], dev_addr, data, size, timeout); -} - -static int soft_i2c_hal_read(int ch, uint16_t dev_addr, uint8_t *data, - uint16_t size, uint32_t timeout) -{ - int local_ch = ch - g_channel_offset; - - if (local_ch < 0 || local_ch >= SOFT_I2C_MAX_CHANNELS) { - return -1; - } - - return soft_i2c_read(&soft_i2c_hosts[local_ch], dev_addr, data, size, timeout); -} - -/** - * @brief soft_i2c 的 i2c_ops_t 实现 - */ -static const i2c_ops_t soft_i2c_ops = { - .init = soft_i2c_hal_init_impl, - .mem_write = soft_i2c_hal_mem_write, - .mem_read = soft_i2c_hal_mem_read, - .write = soft_i2c_hal_write, - .read = soft_i2c_hal_read -}; - -/* ============================================================================ - * 公共 API 实现 - * ============================================================================ */ - -int soft_i2c_hal_init(int channel_offset) -{ - int i; - - if (g_channel_offset >= 0) { - /* 已初始化 */ - return -1; - } - - g_channel_offset = channel_offset; - - /* 初始化所有 soft_i2c 通道 */ - for (i = 0; i < SOFT_I2C_MAX_CHANNELS; i++) { - int ret = soft_i2c_init(&soft_i2c_hosts[i], &soft_i2c_configs[i]); - if (ret != SOFT_I2C_OK) { - /* 初始化失败，但仍继续 */ - } - } - - /* 注册到 i2c_if */ - i2c_register_ops(&soft_i2c_ops); - - return 0; -} - -int soft_i2c_hal_get_channel_count(void) -{ - return SOFT_I2C_MAX_CHANNELS; -} diff --git a/modules/bus/soft_i2c/soft_i2c_hal.h b/modules/bus/soft_i2c/soft_i2c_hal.h deleted file mode 100644 index 39ea5cf..0000000 --- a/modules/bus/soft_i2c/soft_i2c_hal.h +++ /dev/null @@ -1,34 +0,0 @@ -/** - * @file soft_i2c_hal.h - * @brief Soft I2C HAL 适配器头文件 - * @note 将 soft_i2c 适配到现有的 i2c_ops_t 接口 - */ - -#ifndef __SOFT_I2C_HAL_H__ -#define __SOFT_I2C_HAL_H__ - -#include - -#ifdef __cplusplus -extern "C" { -#endif - -/** - * @brief 初始化 soft_i2c HAL 层并注册到 i2c_if - * @param channel_offset: 通道偏移量（soft_i2c 从该通道号开始） - * @retval 成功返回 0，失败返回 -1 - * @note 调用后，soft_i2c 可通过 i2c_if_* 接口访问 - * 例如：i2c_if_read(channel_offset, dev_addr, data, size, timeout) - */ -int soft_i2c_hal_init(int channel_offset); - -/** - * @brief 获取 soft_i2c 通道数量 - */ -int soft_i2c_hal_get_channel_count(void); - -#ifdef __cplusplus -} -#endif - -#endif /* __SOFT_I2C_HAL_H__ */ diff --git a/modules/device/motor/mf4010v2.c b/modules/device/motor/mf4010v2.c index 61e4d7b..f7b015b 100644 --- a/modules/device/motor/mf4010v2.c +++ b/modules/device/motor/mf4010v2.c @@ -14,6 +14,8 @@ #include #include +#define WRITE_FLAG(data, flag) do {(data) |= flag; } while(0) +#define ERASE_FLAG(data, flag) do {(data) &= ~flag; } while(0) /** * @brief 初始化电机结构体 */ @@ -37,7 +39,7 @@ int mf4010v2_init(mf4010v2_t* motor, uint16_t id, int can_ch) motor->last_comm_time = 0; motor->error_count = 0; motor->success_count = 0; - motor->flags = MF4010_FLAG_NONE; + motor->flags = MF4010_FLAG_ENABLED; return MF4010_OK; } @@ -84,7 +86,7 @@ int mf4010v2_set_angle(mf4010v2_t* motor, int32_t angle_0_01deg) if (delta > 18000) delta = 18000; // 最多 +180 度 if (delta < -18000) delta = -18000; // 最多 -180 度 - cmd_position_add(cmd, delta); + cmd_incr_pos(cmd, delta); motor->target_angle = angle_0_01deg; return mf4010v2_send_command(motor, cmd); @@ -129,12 +131,27 @@ void mf4010v2_stop(mf4010v2_t* motor) void mf4010v2_close(mf4010v2_t* motor) { if (!motor) return; uint8_t cmd[8] = COMMAND_MOTOR_CLOSE; - mf4010v2_send_command(motor, cmd); - motor->flags &= ~MF4010_FLAG_ENABLED; + int ret = mf4010v2_send_command(motor, cmd); + if (ret == MF4010_ERR_CAN_SEND) { + WRITE_FLAG(motor->flags, MF4010_FLAG_FAULT); + return; + } else if (ret == MF4010_ERR_CAN_RECV) { + WRITE_FLAG(motor->flags, MF4010_FLAG_FAULT); + return; + } else { + if (0 == memcmp(cmd, motor->last_response, sizeof(cmd)/sizeof(cmd[0]))) { + ERASE_FLAG(motor->flags, MF4010_FLAG_ENABLED); + return ; + } else { + WRITE_FLAG(motor->flags, MF4010_FLAG_FAULT); + return ; + } + } + } int mf4010v2_read_pid_param(mf4010v2_t* motor, pid_param* pid) { - if (!motor) return; + if (!motor) return MF4010_ERR_INVALID_PARAM; uint8_t cmd[8] = {0x30, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}; mf4010v2_send_command(motor, cmd); pid->angle_kp = motor->last_response[2]; @@ -143,7 +160,7 @@ int mf4010v2_read_pid_param(mf4010v2_t* motor, pid_param* pid) { pid->speed_ki = motor->last_response[5]; pid->iq_kp = motor->last_response[6]; pid->iq_ki = motor->last_response[7]; - return 0; + return MF4010_OK; } /* ============================================================================ * 命令生成函数实现 @@ -238,8 +255,8 @@ void cmd_incr_pos(uint8_t* buf, int32_t angle_increment) void cmd_incr_pos_with_speed(uint8_t* buf, uint16_t max_speed, int32_t angle_increment) { buf[0] = 0xA8; buf[1] = 0x00; - buf[2] = (uint8_t)(maxSpeed & 0xFF); - buf[3] = (uint8_t)((maxSpeed >> 8) & 0xFF); + buf[2] = (uint8_t)(max_speed & 0xFF); + buf[3] = (uint8_t)((max_speed >> 8) & 0xFF); buf[4] = (uint8_t)(angle_increment & 0xFF); buf[5] = (uint8_t)((angle_increment >> 8) & 0xFF); buf[6] = (uint8_t)((angle_increment >> 16) & 0xFF); @@ -275,6 +292,11 @@ bool mf4010v2_is_running(mf4010v2_t* motor) return (motor != NULL) && (motor->flags & MF4010_FLAG_RUNNING); } +bool mf4010v2_is_fault(mf4010v2_t* motor) +{ + return (motor != NULL) && (motor->flags & MF4010_FLAG_FAULT); +} + uint16_t mf4010v2_get_error_count(mf4010v2_t* motor) { return (motor != NULL) ? motor->error_count : 0; diff --git a/modules/device/motor/mf4010v2.h b/modules/device/motor/mf4010v2.h index a775bca..edc5c0a 100644 --- a/modules/device/motor/mf4010v2.h +++ b/modules/device/motor/mf4010v2.h @@ -254,6 +254,12 @@ bool mf4010v2_is_connected(mf4010v2_t* motor); */ bool mf4010v2_is_running(mf4010v2_t* motor); + +/** + * @brief 检查电机是否错误 + */ +bool mf4010v2_is_fault(mf4010v2_t* motor); + /** * @brief 获取电机错误计数 */ diff --git a/release b/release new file mode 160000 index 0000000..cf7d5a0 --- /dev/null +++ b/release @@ -0,0 +1 @@ +Subproject commit cf7d5a05413f8ea7161ec3012d5c3d6cd549c730