2021-08-20 16:47:40 索煒達(dá)電子 1293
項(xiàng)目編號(hào)：E392
文件大?。?6.5M
源碼說明：帶中文注釋
開發(fā)環(huán)境：C編譯器
簡要概述
背景
在做這輛小車之前，正值我大學(xué)學(xué)習(xí)生涯的迷茫期。有關(guān)嵌入式的學(xué)習(xí)，我基本是自學(xué)的。自學(xué)最大的壞處就是，沒有一個(gè)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)提綱，你無法充分了解你學(xué)習(xí)的進(jìn)度、水平以及未來的方向。你可能會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)小成果而覺得自己可以了，也可能會(huì)突然有一天遇到一個(gè)專業(yè)知識(shí)更強(qiáng)的同齡人，而自我否定。為了能夠接觸到新知識(shí)，鞏固以前所學(xué)，我決定做這樣一輛小車。
選擇操作系統(tǒng)
在這之前我只學(xué)過 UCOS，但是 ucos 商用并不免費(fèi)，一直耿耿于懷。所以趁著這次機(jī)會(huì)本著學(xué)習(xí)的目的我選擇了 RT-Thread。期間也有考慮過 freertos 等其他實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)但最終還是選擇了 RT-Thrad 。
準(zhǔn)備階段
下載 RT-Thread 源碼。
激光雷達(dá)，作為學(xué)生黨買淘寶上最便宜。（當(dāng)初買的時(shí)候最便宜的一款也要 499 QAQ，現(xiàn)在好像便宜點(diǎn)了）
PCB的繪制，或者使用最小系統(tǒng)板外加模塊。
我選擇的是 stm32f429-apollo 因?yàn)槭诸^正好有正點(diǎn)原子 F429 的開發(fā)板，有好多驅(qū)動(dòng)稍加修改甚至不修改直接就可以用了。
硬件部分
1.主控芯片
stm32f429igt6
因?yàn)榛A(chǔ)工程是根據(jù) bsp stm32f429-apollo 改的，所以電路原理圖上一些引腳的分配我也盡量按照 apollo 開發(fā)板的方案設(shè)計(jì)。
2.電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分
電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片使用 L298N ?？刂菩≤嚨乃俣扰c方向。
電路原理圖如下：
電機(jī)自帶AB相編碼器，用于測速（pi閉環(huán)控制）。
3.激光雷達(dá)
查激光雷達(dá)數(shù)據(jù)手冊
激光雷達(dá)需要 5v 供電，串口通信，一個(gè) M_SCTP PWM輸入口控制轉(zhuǎn)速（M_SCTP可默認(rèn)拉高省出pwm口）。
4.藍(lán)牙串口
因?yàn)槭褂昧?RT-Thread 的組件 FinSH，（ FinSH 組件是 RT-Thread 的一大亮點(diǎn)。）為了方便無線調(diào)試，我使用兩個(gè)配對(duì)好的藍(lán)牙串口來通信，即插即用。
5.其他
另外我還外加了 mpu9250模塊，SDRAM、W25Q128、蜂鳴器、oled屏...等 用于以后的擴(kuò)展。
程序部分
整體的思路如下：
eaix4線程： 用于對(duì)激光雷達(dá)數(shù)據(jù)的處理。
wireless線程： 用于無線傳輸。
mpu9250線程： 用于9軸姿態(tài)傳感器數(shù)據(jù)的處理。
speed線程： 用于速度的閉環(huán)控制。
master線程： 作為主線程負(fù)責(zé)創(chuàng)建其他子線程，以及處理其他子線程發(fā)送的傳感器信息。
1.激光雷達(dá)
查看雷達(dá)開發(fā)手冊
圖一： 掃描命令
圖二： 掃描命令
當(dāng)向激光雷達(dá)設(shè)備發(fā)送 [A5 60] 的時(shí)候，激光雷達(dá)會(huì)連續(xù)不斷的返回掃描到的數(shù)據(jù)，直到你發(fā)送停止掃描命令為止，基于這種特性選擇使用 RT-Thread 的消息隊(duì)列機(jī)制。
rt_err_t eaix4_open(const char *name)
{
rt_err_t res;
/* 查找系統(tǒng)中的串口設(shè)備 */
eaix4_device = rt_device_find(name);
/* 查找到設(shè)備后將其打開 */
if (eaix4_device != RT_NULL)
{
/* 注冊回調(diào)函數(shù) eaix4_intput */
res = rt_device_set_rx_indicate(eaix4_device, eaix4_intput);
/* 檢查返回值 */
if (res != RT_EOK)
{
rt_kprintf("set %s rx indicate error.%d\n", name, res);
return -RT_ERROR;
}
/* 打開設(shè)備，以可讀寫、中斷方式 */
res = rt_device_open(eaix4_device, RT_DEVICE_OFLAG_RDWR | RT_DEVICE_FLAG_INT_RX);
/* 檢查返回值 */
if (res != RT_EOK)
{
rt_kprintf("open %s device error.%d\n", name, res);
return -RT_ERROR;
}
}
else
{
rt_kprintf("can't find %s device.\n", name);
return -RT_ERROR;
}
/* 初始化消息隊(duì)列對(duì)象 */
rt_mq_init(&Eaix4Mq, "EAIX4", Eaix4Buff, 1, sizeof(Eaix4Buff), RT_IPC_FLAG_FIFO);
return RT_EOK;
}
/* 串口接收數(shù)據(jù)回調(diào)函數(shù) */
static rt_err_t eaix4_intput(rt_device_t dev, rt_size_t size)
{
rt_uint8_t ch;
/* 讀取1字節(jié)數(shù)據(jù) */
if (rt_device_read(eaix4_device, 0, &ch, 1) == 1)
{
/* 將數(shù)據(jù)發(fā)送到消息隊(duì)列中 */
rt_mq_send(&Eaix4Mq, &ch, 1);
}
return RT_EOK;
}
/* 讀取消息隊(duì)列中的數(shù)據(jù) */
rt_uint8_t eaix4_getchar(void)
{
rt_uint8_t ch;
/* 讀取消息隊(duì)列中的數(shù)據(jù) */
rt_mq_recv(&Eaix4Mq, &ch, 1, RT_WAITING_FOREVER);
return ch;
}
/* 向激光雷達(dá)發(fā)送數(shù)據(jù) */
void eaix4_putchar(const rt_uint8_t c)
{
rt_size_t len = 0;
rt_uint32_t timeout = 0;
do
{
len = rt_device_write(eaix4_device, 0, &c, 1);
timeout++;
}
while (len != 1 && timeout < 500);
}
2.添加激光雷達(dá)控制命令
#include <finsh.h>
#define stop "-s"
#define force_stoppage "-fs"
#define start_scanning "-sc"
#define force_start_scanning "-fsc"
#define get_version_information "-gvf"
#define get_health_status "-ghs"
void Eaix4Scaning()
{
eaix4_putchar(0xA5);
eaix4_putchar(0x60);
}
void Eaix4stop()
{
eaix4_putchar(0xA5);
eaix4_putchar(0x65);
}
void Eaix4Version()
{
eaix4_putchar(0xA5);
eaix4_putchar(0x90);
}
void Eaix4Health()
{
eaix4_putchar(0xA5);
eaix4_putchar(0x91);
}
void eaix4cmd(int argc, char **argv)
{
if (argc > 1)
{
if (!rt_strcmp(argv[1], stop))
{
Eaix4stop();
}
else if (!rt_strcmp(argv[1], force_stoppage))
{
eaix4_putchar(0xA5);
eaix4_putchar(0x00);
}
else if (!rt_strcmp(argv[1], start_scanning))
{
Eaix4Scaning();
}
else if (!rt_strcmp(argv[1], force_start_scanning))
{
eaix4_putchar(0xA5);
eaix4_putchar(0x61);
}
else if (!rt_strcmp(argv[1], get_version_information))
{
Eaix4Version();
}
else if (!rt_strcmp(argv[1], get_health_status))
{
Eaix4Health();
}
else
{
rt_kprintf("ERROR command !\n");
}
}
}
MSH_CMD_EXPORT(eaix4cmd, -s - fs - sc - fsc - gvf - ghs);
MSH_CMD_EXPORT 的作用就是向 msh 中增加命令。
幾個(gè)主要的命令
命令行演示
實(shí)物：
文件列表：
目錄│文件列表:
└ LidarCar
│ project.uvprojx.lnk
├ doc
│ │ RM-MPU-9250A-00.pdf
│ │ rtthread_manual.zh.pdf
│ │ SDRAM布線規(guī)則.doc
│ │ STM32F429IGT6.pdf
│ │ YDLIDAR X4 使用手冊.pdf
│ │ YDLIDAR X4 開發(fā)手冊.pdf
│ └ YDLIDAR X4 數(shù)據(jù)手冊.pdf
├ picture
│ │ bsp選擇.png
│ │ PCB.jpg
│ │ 俯視圖.jpg
│ │ 命令行操作.gif
│ │ 掃描命令1.png
│ │ 掃描命令2.png
│ │ 效果演示.gif
│ │ 數(shù)據(jù).png
│ │ 正視圖.jpg
│ │ 激光雷達(dá)pcb接口.png
│ │ 激光雷達(dá)接口.png
│ │ 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路.png
│ │ 硬件架構(gòu).png
│ │ 藍(lán)牙pcb接口.png
│ └ 軟件結(jié)構(gòu).png
└ rt-thread
│ .gitattributes
│ .gitignore
│ .travis.yml
│ AUTHORS
│ ChangeLog.md
│ Kconfig
│ LICENSE
│ README.md
│ README_zh.md
├ bsp
│ └ LidarCarBSP
│ │ .config
│ │ .gitignore
│ │ EventRecorderStub.scvd
│ │ Kconfig
│ │ LICENSE
│ │ project.uvoptx
│ │ project.uvprojx
│ │ README.md
│ │ rt-thread_stm32f4xx.BAT
│ │ rtconfig.h
│ │ rtconfig.py
│ │ SConscript
│ │ SConstruct
│ │ stm32_rom.icf
│ │ stm32_rom.ld
│ │ stm32_rom.sct
│ ├ applications
│ │ │ app_beep.c
│ │ │ app_beep.h
│ │ │ app_command.c
│ │ │ app_command.c.orig
│ │ │ app_command.h
│ │ │ app_eaix4.c
│ │ │ app_eaix4.h
│ │ │ app_motor.c
│ │ │ app_motor.h
│ │ │ app_move.c
│ │ │ app_move.h
│ │ │ app_mpu9250.c
│ │ │ app_mpu9250.h
│ │ │ app_slam.c
│ │ │ app_slam.c.orig
│ │ │ app_slam.h
│ │ │ app_speed.c
│ │ │ app_speed.h
│ │ │ app_uart.c
│ │ │ app_uart.c.orig
│ │ │ app_uart.h
│ │ │ app_wirelessuart.c
│ │ │ app_wirelessuart.h
│ │ │ event.c
│ │ │ event.h
│ │ │ main.c
│ │ │ main.c.orig
│ │ │ master_thread.c
│ │ │ master_thread.h
│ │ └ SConscript
│ ├ DebugConfig
│ │ │ rt-thread_stm32f4xx_STM32F401RCTx.dbgconf
│ │ └ rt-thread_stm32f4xx_STM32F429IGTx.dbgconf
│ ├ DMP
│ │ ├ driver
│ │ │ ├ eMPL
│ │ │ │ │ dmpKey.h
│ │ │ │ │ dmpmap.h
│ │ │ │ │ inv_mpu.c
│ │ │ │ │ inv_mpu.h
│ │ │ │ │ inv_mpu_dmp_motion_driver.c
│ │ │ │ └ inv_mpu_dmp_motion_driver.h
│ │ │ ├ include
│ │ │ │ │ log.h
│ │ │ │ │ mlinclude.h
│ │ │ │ │ mlmath.h
│ │ │ │ │ mlos.h
│ │ │ │ │ mltypes.h
│ │ │ │ │ mpu.h
│ │ │ │ └ stdint_invensense.h
│ │ │ └ stm32L
│ │ │ │ log_stm32.c
│ │ │ └ packet.h
│ │ ├ eMPL-hal
│ │ │ │ eMPL_outputs.c
│ │ │ └ eMPL_outputs.h
│ │ ├ mllite
│ │ │ │ data_builder.c
│ │ │ │ data_builder.h
│ │ │ │ hal_outputs.c
│ │ │ │ hal_outputs.h
│ │ │ │ invensense.h
│ │ │ │ message_layer.c
│ │ │ │ message_layer.h
│ │ │ │ mlmath.c
│ │ │ │ ml_math_func.c
│ │ │ │ ml_math_func.h
│ │ │ │ mpl.c
│ │ │ │ mpl.h
│ │ │ │ results_holder.c
│ │ │ │ results_holder.h
│ │ │ │ start_manager.c
│ │ │ │ start_manager.h
│ │ │ │ storage_manager.c
│ │ │ └ storage_manager.h
│ │ └ mpl
│ │ │ accel_auto_cal.h
│ │ │ compass_vec_cal.h
│ │ │ fast_no_motion.h
│ │ │ fusion_9axis.h
│ │ │ gyro_tc.h
