cbb
7c4aaa5ee6
- 重构cal_Iq_Id函数，移除电角度参数传递，改用预计算的sin/cos值 以避免重复三角函数计算，提升性能约15-300周期 - 修复角度同步Uq前馈学习中的运动方向判断逻辑，解决反转时的 震荡问题和正转正常反转震荡的根本原因 - 实现低速缩放因子函数get_mode3_velocity_scale，改进静摩擦 hunting抑制效果 - 优化电压检测逻辑，将阻塞式ADC读取改为连续模式零等待， 提升实时性能 - 修复初始化期间电压分母为零的问题，添加下限保护防止P增益 无穷大 - 实现PID控制器测量微分功能，消除目标阶跃时的微分冲击 - 改进积分抗饱和策略，添加外部饱和泄放功能，优化到位稳定 性能 perf(Filter): 优化中值滤波算法性能 - 针对ADC_FILTER_SIZE=6的固定场景实现最优排序网络， 用12次比较替代通用std::nth_element算法，显著提升性能 - 保留通用回退路径处理其他尺寸情况
431 lines
12 KiB
C++
431 lines
12 KiB
C++
/**
|
||
* @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 ¤t_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 ¤t_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 ¤t_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 ¤t_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 ¤t_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 |