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File metadata and controls

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[TOC]

概述

程序体系结构

体系框架

  1. 使用免费及开源的 freertos 操作系统，兼容其他开源协议 license；
  2. 使用标准 CMSIS-RTOS 接口，方便不同操作系统或平台间程序移植；
  3. 后期加入 TrueSTUDIO/SW4STM32/makefile 等免费编译环境对应的工程；

内部结构

  1. 多任务环境，相比传统步兵控制框架，可以直接实现多线程逻辑，以及阻塞任务；
  2. 较为完备的底层上层通信协议，实现上层对步兵各个机构模块的反馈信息获取和控制；
  3. 内部程序模式切换、数据、控制各个任务隔离处理，方便添加和裁剪功能；
  4. 底盘、云台、发射等机构，内部的控制模式去耦合，便于不同需求控制时的模式切换；

程序框架

  1. 基于 HAL 库的 BSP 层，主要提供can、uart、spi、flash、io等板级的配置和通信接口；
  2. 数据交互层，这里是程序中会调用 BSP 层函数唯一的地方，主要为应用程序和硬件设备的数据交互；
  3. 通信层，负责数据和 uart 硬件间发送和接收，以及这些数据的打包、解析，包含协议部分；
  4. 信息获取，交互层可以直接使用的数据、通信层解析好的数据，在这个任务中获取后转化为反馈和控制信息；
  5. 模式切换，在不修改控制架构的情况下，实现现有机构功能模式的自定义组合唯一需要修改的地方；
  6. 控制任务，3 大机构的控制，包含提供的云台、底盘、射击示例模式 7/6/4 种。

软件体系

程序启动时序

各个任务的启动时序图

硬件体系

  1. 主控 MCU：STM32F427IIHx，配置运行频率180MHz
  2. 模块通信方式：CAN；CAN设备：电机电调、陀螺仪模块
  3. 上下层通信方式：uart
  4. 麦轮安装方式，X型

硬件连接框图

协议数据

数据分类

协议数据按照通信方向可以分为两大类：

底层发送给上层的数据：

  1. 反馈信息：包含各个机构传感器反馈信息、底层计算出来的一些反馈信息；
  2. 底层状态信息：包含底层设备运行状态、底层对上层数据的一些响应等；
  3. 转发数据：包含裁判系统的全部信息、服务器端的自定义信息；

底层接收的上层数据：

  1. 控制信息：上层对底层 3 个执行机构的控制信息；
  2. 配置信息：上层对机器人如轮距、轴距、云台位置等结构配置信息，以及上层程序运行状态，底层响应级别等；
  3. 转发数据：需要底层转发给裁判系统，并最终在客户端上显示出来的用户自定义信息；

数据流图

快速开始

硬件接口

主控板上各个功能接口的位置如下：

功能模块

手动模式：

提供遥控器、鼠标键盘模式的基础控制。如果在手动模式下开启一些辅助功能如大符、辅助射击，需要开启上层协议通信，获取上层 PC 的相关数据实现这些功能。

在手动模式下，提供一些上层的 debug 接口，便于上层 PC 程序调试时的测试和验证。

全自动模式：

这种模式下底盘、云台、发射机构受到上层 PC 的完全控制，完全控制包含对这些执行机构以具体物理单位的控制，也包含对这些执行机构的模式切换。

操作档位说明：

手动档

控制数据和 debug 以及自动档隔离（拨杆右上）

遥控器控制：拨杆右上

  • 开、关摩擦轮
  • 单发、连发射击

鼠标键盘控制：（拨杆左中、右上）

  • 开、关摩擦轮
  • 单发、连发射击
  • 扭腰躲避
Debug 档

机器人调试时使用（拨杆右中）

  • 扭腰（左上）
  • 装甲跟踪，底盘不跟随（左中）
  • 装甲跟踪，底盘跟随（左下）
  • 摩擦轮继承手动或自动时的状态
  • 发弹上层控制
自动档

正常比赛时使用（拨杆右下）

  • 全接管（3大机构全部信任上层控制，除非上层出现 fatal_error）

工作模式说明

备注：

黑体部分为自动模式下能用到的各模块工作模式，PC 端数据发送控制信息时，需要注意模式的初始值。

云台

typedef enum
{
  GIMBAL_RELAX         = 0,
  GIMBAL_INIT          = 1,
  GIMBAL_NO_ARTI_INPUT = 2,
  GIMBAL_FOLLOW_ZGYRO  = 3,
  GIMBAL_TRACK_ARMOR   = 4,
  GIMBAL_PATROL_MODE   = 5,
  GIMBAL_SHOOT_BUFF    = 6,
  GIMBAL_POSITION_MODE = 7,
} gimbal_mode_e;
云台模式 对应功能
GIMBAL_RELAX 云台断电
GIMBAL_INIT 云台由断电状态回中
GIMBAL_NO_ARTI_INPUT 无手动控制信息输入模式
GIMBAL_FOLLOW_ZGYRO 云台跟随底盘模式
GIMBAL_TRACK_ARMOR 云台追踪装甲
GIMBAL_PATROL_MODE 巡逻模式，云台 yaw 周期运动，pitch 不受控制
GIMBAL_SHOOT_BUFF 打大符模式
GIMBAL_POSITION_MODE 云台位置模式，上层控制角度两轴角度

底盘

typedef enum
{
  CHASSIS_RELAX          = 0,
  CHASSIS_STOP           = 1,
  MANUAL_SEPARATE_GIMBAL = 2,
  MANUAL_FOLLOW_GIMBAL   = 3,
  DODGE_MODE             = 4,
  AUTO_SEPARATE_GIMBAL   = 5,
  AUTO_FOLLOW_GIMBAL     = 6,
} chassis_mode_e;
底盘模式 对应功能
CHASSIS_RELAX 底盘断电
CHASSIS_STOP 底盘停止/刹车
MANUAL_SEPARATE_GIMBAL 手动模式底盘云台分离
MANUAL_FOLLOW_GIMBAL 手动模式底盘跟随云台
DODGE_MODE 底盘躲避模式，底盘固定旋转，平移不受控制
AUTO_SEPARATE_GIMBAL 底盘和云台分离模式，旋转、平移受上层控制
AUTO_FOLLOW_GIMBAL 底盘跟随云台，平移受上层控制

发射机构

typedef enum
{
  SHOT_DISABLE       = 0,
  REMOTE_CTRL_SHOT   = 1,
  KEYBOARD_CTRL_SHOT = 2,
  SEMIAUTO_CTRL_SHOT = 3,
  AUTO_CTRL_SHOT     = 4,
} shoot_mode_e;
发射机构模式 对应功能
SHOT_DISABLE 发射机构断电
REMOTE_CTRL_SHOT 遥控器控制发射机构
KEYBOARD_CTRL_SHOT 键盘控制发射机构
SEMIAUTO_CTRL_SHOT 单发、连发上层控制
AUTO_CTRL_SHOT 摩擦轮开关、速度、单发、连发全部上层控制