Motor_v2/Robot_V2/device/Can.h

/**
 * @file device/Can.h
 * @brief 底层设备驱动与外设封装源文件
 * @note 本文件仅补充 Doxygen 文档注释，不改变代码逻辑。
 */

#ifndef _CAN_H
#define _CAN_H

#include <stdint.h>
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

#include <cstdint>
#include "gd32c10x_can.h"
#include "config.h"

// 定义一个联合体类型用于 float 和 byte 数组之间的转换
/**
 * @brief 匿名联合体 联合体定义
 */
typedef union {
	float f;
	u8 b[4];
} float_union_t;

// 添加辅助函数用于将 u16 类型数据打包到 u8 数组中
/**
 * @brief pack_u16_to_bytes 函数
 * @param[in] buffer 参数
 * @param[in] offset 参数
 * @param[in] value 参数
 * @return void
 */
static inline void pack_u16_to_bytes(u8 *buffer, u16 offset, u16 value) {
	buffer[offset] = (u8)(value & 0xFF);
	buffer[offset + 1] = (u8)((value >> 8) & 0xFF);
}

// 将 mA 电流值饱和转换为 int16 后按小端打包。
// DBC 中 U/V/W current 定义为 signed int16（[-32768,32767] mA）；
// 相电流有正有负，此前用 u16() 打包负值被削成 0，上位机波形下半周丢失。
/**
 * @brief pack_current_s16_to_bytes 函数
 * @param[in] buffer 参数
 * @param[in] offset 参数
 * @param[in] value_mA 参数
 * @return void
 */
static inline void pack_current_s16_to_bytes(u8 *buffer, u16 offset,
											 float value_mA) {
	short value;
	if (value_mA > 32767.0f) {
		value = 32767; // 饱和，避免 float→int 超范围截断环绕
	} else if (value_mA < -32768.0f) {
		value = -32768;
	} else {
		value = (short)value_mA;
	}
	pack_u16_to_bytes(buffer, offset, (u16)value);
}

// 添加辅助函数用于将 float 类型数据打包到 u8 数组中
/**
 * @brief pack_float_to_bytes 函数
 * @param[in] buffer 参数
 * @param[in] offset 参数
 * @param[in] float_union 参数
 * @return void
 */
static inline void pack_float_to_bytes(u8 *buffer, u16 offset,
									   float_union_t &float_union) {
	buffer[offset] = float_union.b[0];
	buffer[offset + 1] = float_union.b[1];
	buffer[offset + 2] = float_union.b[2];
	buffer[offset + 3] = float_union.b[3];
}

// 添加辅助函数用于从 u8 数组中解包 short 类型数据
/**
 * @brief unpack_bytes_to_short 函数
 * @param[in] buffer 参数
 * @param[in] offset 参数
 * @return short 返回值
 */
static inline short unpack_bytes_to_short(u8 *buffer, u16 offset) {
	short value = (short)(buffer[offset] | (buffer[offset + 1] << 8));
	return value;
}

// 添加辅助函数用于从 u8 数组中解包 u16 类型数据
/**
 * @brief unpack_bytes_to_u16 函数
 * @param[in] buffer 参数
 * @param[in] offset 参数
 * @return u16 返回值
 */
static inline u16 unpack_bytes_to_u16(u8 *buffer, u16 offset) {
	u16 value = (u16)(buffer[offset] | (buffer[offset + 1] << 8));
	return value;
}

// 添加辅助函数用于从 u8 数组中解包 float 类型数据
/**
 * @brief unpack_bytes_to_float 函数
 * @param[in] buffer 参数
 * @param[in] offset 参数
 * @return float_union_t 返回值
 */
static inline float_union_t unpack_bytes_to_float(u8 *buffer, u16 offset) {
	float_union_t float_union;
	float_union.b[0] = buffer[offset];
	float_union.b[1] = buffer[offset + 1];
	float_union.b[2] = buffer[offset + 2];
	float_union.b[3] = buffer[offset + 3];
	return float_union;
}

/**
 * @brief 初始化 CAN 引脚
 * @return u8 返回值
 */
u8 can_gpio_init(void);				 // CAN 引脚初始化
/**
 * @brief 配置 CAN FD 外设
 * @return void
 */
void canfd_config(void);			 // CANFD 初始化
/**
 * @brief 初始化 CAN DMA 通道
 * @return void
 */
void can_dma_init(void);			 // CAN DMA 初始化
/**
 * @brief CAN0 发送中断处理函数
 * @return void
 */
void CAN0_TX_IRQHandler(void);		 // CAN 发送中断处理函数
/**
 * @brief CAN0 接收中断处理函数
 * @return void
 */
void CAN0_RX0_IRQHandler(void);		 // CAN 接收中断处理函数
/**
 * @brief DMA0 通道 4 中断处理函数
 * @return void
 */
void DMA0_Channel4_IRQHandler(void); // DMA 通道 4 中断处理函数 (CAN 接收)
/**
 * @brief DMA0 通道 5 中断处理函数
 * @return void
 */
void DMA0_Channel5_IRQHandler(void); // DMA 通道 5 中断处理函数 (CAN 发送)
/**
 * @brief jumpToBOOT 函数
 * @return void
 */
void jumpToBOOT();


/*!
	\brief CAN 通信类
	\note  封装 CAN 发送和接收功能，支持多电机节点 ID 隔离
*/
class CAN_transmiter {

  private:
	static const uint8_t CAN_RX_BUFFER_SIZE = 8; // CAN 接收缓冲区大小
	static const u32 CAN_SILENT_DURATION_MS = 10000; // CAN 静默时长 10 秒
	
	bool is_sleep = false; // 是否休眠
	bool is_silent = false; // 是否静默（收到 base_id=0x0000 后进入静默）
	u32 silent_start_time = 0; // 静默开始时间（ms）

	u16 node_id; // 本节点 ID(0-254)，使用 CAN ID 高 8 位存储 (在 init() 中初始化为 DEFAULT_NODE_ID)
	u8 Target_Control_Mode = 0; // 目标控制模式
	u8 controller_Mode = 0;		// 当前模式
	short mcu_temp = 0;			// MCU 温度
	short motor_temp = 0;		// 电机温度
	u16 Power_Voltage = 0;		// 电源电压

	u16 limit_voltage = 0;					  // 限制电压
	u8 cpu_usage = 0;						  // CPU 使用率（%）

	float_union_t rt_angle_union = {0};	   // 实时角度
	float_union_t rt_velocity_union = {0}; // 实时速度
	float_union_t rt_current_union = {0};  // 实时电流

	float_union_t target_angle_union = {0};	   // 目标角度
	float_union_t target_velocity_union = {0}; // 目标速度
	float_union_t target_current_union = {0};  // 目标电流

	float_union_t u_current_union = {0}; // U 相电流
	float_union_t w_current_union = {0}; // W 相电流
	float_union_t v_current_union = {0}; // V 相电流

	bool MotorStatus = 0; // 电机状态码
	u8 EEPROMStatus = 0;  // EEPROM 状态码

	can_trasnmit_message_struct transmit_message; // 发送消息结构体
	u8 transmit_mailbox = CAN_NOMAILBOX;		  // 初始化为无 mailbox 状态
	u8 transmit_data[64];						  // CANFD 最大 64 字节

	// CAN 接收消息队列
	can_receive_message_struct rx_message_buffer[CAN_RX_BUFFER_SIZE];
	volatile uint8_t rx_buffer_head = 0;
	volatile uint8_t rx_buffer_tail = 0;
	
	/**
	 * @brief 更新对象内部状态或采样数据
	 * @return void
	 */
	void update();		// 更新数据
	/**
	 * @brief CAN_Receive 函数
	 * @return u8 返回值
	 */
	u8 CAN_Receive();	// CAN 接收
	/**
	 * @brief CANFD_Receive 函数
	 * @return u8 返回值
	 */
	u8 CANFD_Receive(); // CANFD 接收
	/**
	 * @brief is_rx_buffer_full 函数
	 * @return bool 返回值
	 */
	bool is_rx_buffer_full();
	/**
	 * @brief is_rx_buffer_empty 函数
	 * @return bool 返回值
	 */
	bool is_rx_buffer_empty();
	/**
	 * @brief dequeue_rx_message 函数
	 * @param[in] message 参数
	 * @return bool 返回值
	 */
	bool dequeue_rx_message(can_receive_message_struct& message);
	/**
	 * @brief check_silent_mode 函数
	 * @return void
	 */
	void check_silent_mode(); // 检查静默模式是否结束
	/**
	 * @brief 处理周期性发送请求，静默模式下只检查是否退出静默
	 * @return void
	 */
	void handle_periodic_send_tick();
	/**
	 * @brief 将底层接收队列项转换为 CAN 消息并按协议分发
	 * @param[in] id 接收到的扩展 CAN ID
	 * @param[in] length 接收数据长度
	 * @param[in] data 接收数据指针
	 * @return void
	 */
	void handle_received_queue_item(u32 id, u8 length, const u8 *data);
	/**
	 * @brief 处理不受本节点过滤限制的特殊消息
	 * @param[in,out] current_message 当前 CAN 消息
	 * @param[in] base_id 低 16 位基础 ID
	 * @param[in] sender_node_id 发送方节点 ID
	 * @return bool true 表示消息已处理，false 表示继续按普通节点消息处理
	 */
	bool handle_special_message(can_receive_message_struct &current_message,
							 u32 base_id, u16 sender_node_id);
	/**
	 * @brief 处理 BOOT 命令或其他节点 BOOT 广播导致的静默逻辑
	 * @param[in] sender_node_id 发送方节点 ID
	 * @return void
	 */
	void handle_boot_message(u16 sender_node_id);
	/**
	 * @brief 处理节点 ID 设置命令，发送应答并保存新 ID 到 Flash
	 * @param[in,out] current_message 当前 CAN 消息
	 * @return void
	 */
	void handle_set_node_id_message(can_receive_message_struct &current_message);
	/**
	 * @brief 处理已经确认发给本节点的普通协议消息
	 * @param[in,out] current_message 当前 CAN 消息
	 * @param[in] base_id 低 16 位基础 ID
	 * @return void
	 */
	void handle_node_message(can_receive_message_struct &current_message,
						   u32 base_id);
	/**
	 * @brief 解析控制命令并更新 FOC 目标值和 PID 参数
	 * @param[in,out] current_message 当前 CAN 消息
	 * @return void
	 */
	void handle_control_command(can_receive_message_struct &current_message);
	/**
	 * @brief 解析复位命令各 bit 位并执行对应动作
	 * @param[in,out] current_message 当前 CAN 消息
	 * @return void
	 */
	void handle_reset_command(can_receive_message_struct &current_message);
	/**
	 * @brief 处理 OTA ACK 查询，APP 有效时回发确认帧
	 * @return void
	 */
	void handle_ota_ack_message();
	
  public:
	// 节点 ID 相关辅助函数 (使用高 16 位存储节点 ID)
	/**
	 * @brief build_can_id 函数
	 * @param[in] base_id 参数
	 * @return u32 返回值
	 */
	u32 build_can_id(u32 base_id);			// 根据节点 ID 构建 CAN ID，格式：[节点 ID(16 位)][基础 ID(16 位)]
	/**
	 * @brief is_message_for_me 函数
	 * @param[in] received_id 参数
	 * @return bool 返回值
	 */
	bool is_message_for_me(u32 received_id); // 判断消息是否发给本节点

  public:
	// 添加构造函数声明
	/**
	 * @brief 初始化对象或模块
	 * @return u8 返回值
	 */
	u8 init(void);

	can_receive_message_struct receive_message; // 接收消息结构体
	FlagStatus can0_send_flag;					// CAN0 发送标志
	float_union_t testfloat_union = {0};		// 测试用
	u16 test_u16 = 0;

	bool MagStatus = 0;								 // 磁状态码
	bool ThermalStatus = 0;							 // 热能状态码
	/**
	 * @brief communication_check 函数
	 * @return void
	 */
	void communication_check();						 // 通信检查
	/**
	 * @brief CAN_Sleep 函数
	 * @return u8 返回值
	 */
	u8 CAN_Sleep();									 // CAN 进入睡眠
	/**
	 * @brief CAN_Wakeup 函数
	 * @return u8 返回值
	 */
	u8 CAN_Wakeup();								 // CAN 唤醒
	/**
	 * @brief CAN_AsyncSend 函数
	 * @param[in] ID 参数
	 * @param[in] length 参数
	 * @param[in] data 参数
	 * @return u8 返回值
	 */
	u8 CAN_AsyncSend(u32 ID, u8 length, u8 *data);	 // CAN 异步发送 (使用 DMA)
	/**
	 * @brief CANFD_AsyncSend 函数
	 * @param[in] ID 参数
	 * @param[in] length 参数
	 * @param[in] data 参数
	 * @return u8 返回值
	 */
	u8 CANFD_AsyncSend(u32 ID, u8 length, u8 *data); // CANFD 异步发送 (使用 DMA)
	/**
	 * @brief CAN_all_Send 函数
	 * @return u8 返回值
	 */
	u8 CAN_all_Send();								 // CAN 发送
	/**
	 * @brief CANFD_all_Send 函数
	 * @return u8 返回值
	 */
	u8 CANFD_all_Send();							 // CANFD 发送
	/**
	 * @brief enter_silent_mode 函数
	 * @return void
	 */
	void enter_silent_mode(); // 进入静默模式（停发 10 秒）
	/**
	 * @brief is_in_silent_mode 函数
	 * @return bool 返回值
	 */
	bool is_in_silent_mode(); // 检查是否在静默模式中
	
	// 节点 ID 管理接口
	/**
	 * @brief 获取 get_node_id 对应的数据或状态
	 * @return u16 返回值
	 */
	u16 get_node_id();						// 获取当前节点 ID
	/**
	 * @brief 设置 set_node_id 对应的参数或状态
	 * @param[in] new_id 参数
	 * @return void
	 */
	void set_node_id(u16 new_id);			// 设置节点 ID
	/**
	 * @brief load_node_id_from_flash 函数
	 * @return u8 返回值
	 */
	u8 load_node_id_from_flash();			// 从 Flash 加载节点 ID
	/**
	 * @brief save_node_id_to_flash 函数
	 * @param[in] new_id 参数
	 * @return u8 返回值
	 */
	u8 save_node_id_to_flash(u16 new_id);	// 保存节点 ID 到 Flash
	
	// 中断处理函数需要访问的公共接口
	/**
	 * @brief enqueue_rx_message_from_isr 函数
	 * @param[in] message 参数
	 * @return void
	 */
	void enqueue_rx_message_from_isr(const can_receive_message_struct& message) {
		if (!is_rx_buffer_full()) {
			rx_message_buffer[rx_buffer_head] = message;
			rx_buffer_head = (rx_buffer_head + 1) % CAN_RX_BUFFER_SIZE;
		}
		// 如果缓冲区满，丢弃新消息
	}
};

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif