2021-08-20 16:47:40 索炜达电子 986
项目编号：E392
文件大小：36.5M
源码说明：带中文注释
开发环境：C编译器
简要概述
背景
在做这辆小车之前，正值我大学学习生涯的迷茫期。有关嵌入式的学习，我基本是自学的。自学最大的坏处就是，没有一个系统的学习提纲，你无法充分了解你学习的进度、水平以及未来的方向。你可能会因为一个小成果而觉得自己可以了，也可能会突然有一天遇到一个专业知识更强的同龄人，而自我否定。为了能够接触到新知识，巩固以前所学，我决定做这样一辆小车。
选择操作系统
在这之前我只学过 UCOS，但是 ucos 商用并不免费，一直耿耿于怀。所以趁着这次机会本着学习的目的我选择了 RT-Thread。期间也有考虑过 freertos 等其他实时操作系统但最终还是选择了 RT-Thrad 。
准备阶段
下载 RT-Thread 源码。
激光雷达，作为学生党买淘宝上最便宜。（当初买的时候最便宜的一款也要 499 QAQ，现在好像便宜点了）
PCB的绘制，或者使用最小系统板外加模块。
我选择的是 stm32f429-apollo 因为手头正好有正点原子 F429 的开发板，有好多驱动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
因为基础工程是根据 bsp stm32f429-apollo 改的，所以电路原理图上一些引脚的分配我也尽量按照 apollo 开发板的方案设计。
2.电机驱动部分
电机驱动芯片使用 L298N 。控制小车的速度与方向。
电路原理图如下：
电机自带AB相编码器，用于测速（pi闭环控制）。
3.激光雷达
查激光雷达数据手册
激光雷达需要 5v 供电，串口通信，一个 M_SCTP PWM输入口控制转速（M_SCTP可默认拉高省出pwm口）。
4.蓝牙串口
因为使用了 RT-Thread 的组件 FinSH，（ FinSH 组件是 RT-Thread 的一大亮点。）为了方便无线调试，我使用两个配对好的蓝牙串口来通信，即插即用。
5.其他
另外我还外加了 mpu9250模块，SDRAM、W25Q128、蜂鸣器、oled屏...等 用于以后的扩展。
程序部分
整体的思路如下：
eaix4线程： 用于对激光雷达数据的处理。
wireless线程： 用于无线传输。
mpu9250线程： 用于9轴姿态传感器数据的处理。
speed线程： 用于速度的闭环控制。
master线程： 作为主线程负责创建其他子线程，以及处理其他子线程发送的传感器信息。
1.激光雷达
查看雷达开发手册
图一： 扫描命令
图二： 扫描命令
当向激光雷达设备发送 [A5 60] 的时候，激光雷达会连续不断的返回扫描到的数据，直到你发送停止扫描命令为止，基于这种特性选择使用 RT-Thread 的消息队列机制。
rt_err_t eaix4_open(const char *name)
{
rt_err_t res;
/* 查找系统中的串口设备 */
eaix4_device = rt_device_find(name);
/* 查找到设备后将其打开 */
if (eaix4_device != RT_NULL)
{
/* 注册回调函数 eaix4_intput */
res = rt_device_set_rx_indicate(eaix4_device, eaix4_intput);
/* 检查返回值 */
if (res != RT_EOK)
{
rt_kprintf("set %s rx indicate error.%d\n", name, res);
return -RT_ERROR;
}
/* 打开设备，以可读写、中断方式 */
res = rt_device_open(eaix4_device, RT_DEVICE_OFLAG_RDWR | RT_DEVICE_FLAG_INT_RX);
/* 检查返回值 */
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;
}
/* 初始化消息队列对象 */
rt_mq_init(&Eaix4Mq, "EAIX4", Eaix4Buff, 1, sizeof(Eaix4Buff), RT_IPC_FLAG_FIFO);
return RT_EOK;
}
/* 串口接收数据回调函数 */
static rt_err_t eaix4_intput(rt_device_t dev, rt_size_t size)
{
rt_uint8_t ch;
/* 读取1字节数据 */
if (rt_device_read(eaix4_device, 0, &ch, 1) == 1)
{
/* 将数据发送到消息队列中 */
rt_mq_send(&Eaix4Mq, &ch, 1);
}
return RT_EOK;
}
/* 读取消息队列中的数据 */
rt_uint8_t eaix4_getchar(void)
{
rt_uint8_t ch;
/* 读取消息队列中的数据 */
rt_mq_recv(&Eaix4Mq, &ch, 1, RT_WAITING_FOREVER);
return ch;
}
/* 向激光雷达发送数据 */
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.添加激光雷达控制命令
#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。
几个主要的命令
命令行演示
实物：
文件列表：
目录│文件列表:
└ LidarCar
│ project.uvprojx.lnk
├ doc
│ │ RM-MPU-9250A-00.pdf
│ │ rtthread_manual.zh.pdf
│ │ SDRAM布线规则.doc
│ │ STM32F429IGT6.pdf
│ │ YDLIDAR X4 使用手册.pdf
│ │ YDLIDAR X4 开发手册.pdf
│ └ YDLIDAR X4 数据手册.pdf
├ picture
│ │ bsp选择.png
│ │ PCB.jpg
│ │ 俯视图.jpg
│ │ 命令行操作.gif
│ │ 扫描命令1.png
│ │ 扫描命令2.png
│ │ 效果演示.gif
│ │ 数据.png
│ │ 正视图.jpg
│ │ 激光雷达pcb接口.png
│ │ 激光雷达接口.png
│ │ 电机驱动电路.png
│ │ 硬件架构.png
│ │ 蓝牙pcb接口.png
│ └ 软件结构.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
