zzlinus/bubing

RM2023-infantry

使用struct_typedef.h中的宏定义切换环步或张步的条件编译

介绍

GKD战队RoboMaster2023赛季，步兵机器人，C板（STM32F407IGHx），FreeRTOS，在官步基础上修改

软件和固件库版本

CubeMX 6.4.0
STM32CubeF4 Firmware Package V1.26.0

现有外设占用

串口

1. USART3：遥控器
2. USART6(板上丝印UART1)：裁判系统
3. USART1(板上丝印UART2)：空闲

CAN

1. CAN1：chassis底盘(4个3508)
   • 将增加：超级电容
2. CAN2：视觉，gimbal云台(2个6020), trigger拨弹电机(1个2006)，fric摩擦轮电机(2个3508)
   (摩擦轮电机使用PWM控制的2个3508)

PWM

1. PWM0用于控制弹舱盖开关

开发记录

• 旧库的开发记录请见原始分支，该开发记录从2023步兵对抗赛结束后开始维护

• 7.11 by Rhine

  • 代码内有冗余部分UI.c/.h和KF.c/.h，分别为UI代码和卡曼滤波代码，后续决定删除还是加入
  • 该分支代码添加了Cmakelists，适配了Mac和Linux环境，修改了代码内部分不兼容错误
    • 头文件未区分大小写，改为全部区分大小写
    • struct_typedef.h中的定义冲突，修改为#include "stdint.h"并define fp32, fp64和 bool_t
    • AHRS闭源库的不适配问题，添加了libahrs.a文件进行适配
    • 存在一些static修饰的函数被extern到外部，删除static
    • dsp库的.lib不适配，移植了dsp库的源码，删除了.lib
    • __packed的宏未定义，在struct_typedef.h中重新定义
  • 请注意重新生成的cmakelists中一定要开启硬浮点并添加库和源

• 7.13 by zz

  • merge cmake && makefile_build branch to master
  • cmake build commands:(at root dir)

  mkdir build && cd build
  cmake ..
  make -j8
  

  • make build commands:(at root dir)

  make -j
  

• 7.14 by Rhine

  • 将编码全部改为UTF-8，解决中文乱码问题

笔记

gimbal_task 云台控制任务

1. 云台的控制通过结构体gimbal_control完成，存放了遥控器/键鼠、陀螺仪、电机的信息
2. gimbal_set_mode() -> gimbal_behaviour_mode_set() ->
   • gimbal_behavour_set(): 云台行为状态机，根据遥控器switch位置确定并通过变量gimbal_behaviour返回当前的云台行为(e.g., GIMBAL_RELATIVE_ANGLE / GIMBAL_ABSOLUTE_ANGLE)
   • 根据变量gimbal_behaviour的值设置每个云台电机的状态，存入结构体中的变量gimbal_motor_mode
3. gimbal_mode_change_control_transit() ->
   • 判断结构体gimbal_control中gimbal_motor_mode和last_gimbal_motor_mode是否一致，若不一致，则说明发生了模式切换，即进行数据保存和处理
4. gimbal_feedback_update() ->
   • 将CAN总线接收到的各个云台电机的数据进行解码，计算出相对角度、绝对角度、速度等信息，并存入结构体中的相应变量
5. gimbal_set_control() ->
   • 新建变量add_yaw_angle和add_pitch_angle，用于存放两个角度的增量值
   • gimbal_behaviour_control_set() ->
     • 根据云台模式gimbal_behaviour进入相应的gimbal_xxxxx_control()函数，在函数内使用不同方式根据遥控器/键鼠的操作得到云台pitch和yaw角度的增量，使用指针yaw和pitch返回
   • 根据电机模式gimbal_motor_mode决定控制方式，将变量add_yaw_angle和add_pitch_angle中的值存入结构体，用于下面的PID计算
   • 有两种模式参数：云台模式、电机模式
6. gimbal_control_loop() ->
   • 根据结构体中gimbal_motor_mode的值进入不同的gimbal_motor_xxxxx_angle_control()函数，根据上一步算出的角度值计算得到current_set/given_current控制值 Tips.电视联控在这里添加
   • (所有xxx_control_loop函数的逻辑都是相似的)
7. shoot_control_loop() -> (详见程序注释)
   • shoot_set_mode()：状态机函数，用于判断并更新状态
   • shoot_feedback_update()：更新数据
   • 根据状态计算控制量
   • 控制量输出

chassis_task 底盘控制任务

1. chassis_task()
2. chassis_mode_change_control_transit()
3. chassis_feedback_update()
4. chassis_set_contorl() ->
   • 新建三个局部变量，分别存放x轴速度，y轴速度，以及角度设定值
   • chassis_behaviour_control_set() ->
     • 根据**底盘模式chassis_behaviour_mode(单独定义在文件开头的变量)**进入相应的chassis_xxxxx_control()函数，在函数内使用不同方式根据遥控器/键鼠的操作得到vx,vy,angle，使用指针返回数值
     • 根据电机模式chassis_move_control->chassis_mode决定控制方式，将三个参数存入结构体，用于下面的PID计算
     • 有两种模式参数：底盘模式、电机模式
5. chassis_control_loop() ->
   • PID控制，除了RAW模式之外，其他模式的处理方法都是一样的

底盘和云台的协同控制

• relative_angle: 相对角度，来自6020编码器
• absolute_angle: 绝对角度，来自陀螺仪

1. 常用的云台模式:
   1. GIMBAL_RELATIVE_ANGLE: 云台使用编码器的相对角度控制旋转量
   2. GIMBAL_ABSOLUTE_ANGLE: 云台使用陀螺仪的绝对角度控制旋转量
   3. GIMBAL_CV: 视觉控制模式，坐标差转换为云台角度增量
2. 常用的底盘模式:
   1. CHASSIS_NO_FOLLOW_YAW: 底盘不跟随云台(没有角度闭环)，云台和底盘会根据遥控器摇杆值分别旋转(云台与底盘的角度限制已去掉)，底盘旋转靠双环控制(摇杆值+底盘回正PID)
   2. CHASSIS_INFANTRY_FOLLOW_GIMBAL_YAW：底盘通过编码器的relative_angle跟随云台(通过旋转底盘使relative_angle保持0)

• 环步使用的控制方式(2022.1.19):
  1. 右switch_up(小陀螺): CHASSIS_SPIN(基于CHASSIS_NO_FOLLOW_YAW) + GIMBAL_ABSOLUTE_ANGLE
  2. 右switch_mid(普通模式): CHASSIS_NO_FOLLOW_YAW + GIMBAL_ABSOLUTE_ANGLE
  3. 右switch_down(CV控制): CHASSIS_NO_FOLLOW_YAW + GIMBAL_CV(基于GIMBAL_ABSOLUTE_ANGLE)
  • 不能使用CHASSIS_INFANTRY_FOLLOW_GIMBAL_YAW + GIMBAL_RELATIVE_ANGLE！

云台电机PID

每个轴都有三种PID，会同时使用1和3 或 2和3.

1. gimbal_motor_absolute_angle_pid
2. gimbal_motor_relative_angle_pid
3. gimbal_motor_gyro_pid

CV控制逻辑

• 使用遥控器逻辑，NX发送摇杆值到32
• 右摇杆置下开启CV

操作手控制逻辑

• 平移：遥控器-右摇杆，键鼠-WASD
  • 对于平移，键鼠优先级高于遥控器，使用键鼠控制时会暂时禁用遥控器，一段时间未收到键鼠信号，则启用遥控器
• 视角：遥控器-左摇杆，键鼠-鼠标
  • 对于视角，遥控器和键鼠优先级相同，互不冲突

操作手

自定义按键

• SHIFT: 按住开启小陀螺
• CTRL
• Q
• E
• R: 开启/关闭小陀螺
• F: 开启/关闭摩擦轮
• G: 开启/关闭弹舱盖
• Z
• X
• C
• V
• B: 切换点射/连射

学生端按键

• I: 补充42mm弹丸
• K: 使用血包
• F12: 帮助界面

自定义UI

参考资料

1. 官方2019步兵开源学习: https://bbs.robomaster.com/forum.php?mod=viewthread&tid=8361
2. C语言之如何输出uint32_t和uint64_t和16进制: https://blog.csdn.net/u011068702/article/details/77938756
3. 【山东理工大学】自定义UI开源：https://bbs.robomaster.com/forum.php?mod=viewthread&tid=11924
4. Robomatser 画自定义UI界面：https://blog.csdn.net/dbqwcl/article/details/115518917