feat: 集成循迹与超声波驱动并优化控制任务节拍
- 新增 HC-SR04 驱动与测距接口(bsp_sr04) - 增加循迹状态读取与输出,完善任务内日志 - 调整 CarCtrl 闭环更新周期,匹配霍尔测速周期,降低抖动 - 同步更新 CubeMX/CMake 生成配置与相关引脚定义
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@@ -1,4 +1,5 @@
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#include "bsp_hall.h"
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#include "bsp_sr04.h"
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/* 霍尔传感器数据结构体定义描述 */
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@@ -134,7 +135,10 @@ float hall_update_speed(motor_id_t motor_id, uint32_t interval_ms)
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void speed_get(void *argument) {
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/* USER CODE BEGIN speed_get */
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/* Infinite loop */
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for (;;) {
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/* 在每 100ms 执行一次的任务中 */
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for (int i = 0; i < MOTOR_COUNT; i++) {
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hall_update_speed(i, 100);
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90
Core/Bsp/bsp_sr04.c
Normal file
90
Core/Bsp/bsp_sr04.c
Normal file
@@ -0,0 +1,90 @@
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#include "bsp_sr04.h"
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#include "cmsis_os.h"
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/*
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* 声音在 20℃ 时的速度约为 340m/s
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* 距离 (cm) = (微秒时间 * 0.0343) / 2
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*/
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#define SOUND_SPEED_CM_US 0.0343f
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static sr04_data_t sr04_dev = {0};
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/**
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* @brief 使用 DWT (Cortex-M 内部计数器) 实现精准微秒延迟
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* @note 72MHz 下计数 72 次即为 1us,这是最高精度的延时/计时方式,不占用通用定时器
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*/
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static void delay_us(uint32_t us)
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{
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uint32_t start_tick = DWT->CYCCNT;
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uint32_t delay_ticks = us * (SystemCoreClock / 1000000);
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while ((DWT->CYCCNT - start_tick) < delay_ticks);
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}
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void sr04_init(void)
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{
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/* 1. 初始化 DWT 计数器 (Cortex-M3 内核自带) */
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CoreDebug->DEMCR |= CoreDebug_DEMCR_TRCENA_Msk;
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DWT->CYCCNT = 0;
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DWT->CTRL |= DWT_CTRL_CYCCNTENA_Msk;
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/* 2. 引脚初始状态 */
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HAL_GPIO_WritePin(TRIG_GPIO_Port, TRIG_Pin, GPIO_PIN_RESET);
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HAL_Delay(50); // 等待模块内部稳定
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sr04_dev.distance = 0.0f;
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}
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float sr04_measure(void)
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{
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uint32_t start_time = 0;
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uint32_t end_time = 0;
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uint32_t timeout_cnt = 0;
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/* 0. 确保 Trig 电平已经提前拉低,防止状态异常 */
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HAL_GPIO_WritePin(TRIG_GPIO_Port, TRIG_Pin, GPIO_PIN_RESET);
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delay_us(5);
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/* 1. 发送触发信号:给 20us 宽脉冲(新版 HC-SR04 常需更稳的触发) */
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HAL_GPIO_WritePin(TRIG_GPIO_Port, TRIG_Pin, GPIO_PIN_SET);
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delay_us(25);
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HAL_GPIO_WritePin(TRIG_GPIO_Port, TRIG_Pin, GPIO_PIN_RESET);
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/* 2. 等待 Echo 引脚变高 (开始计时) */
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// 超时判断改为 10ms (Echo 通常在 Trig 后很快变高)
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timeout_cnt = HAL_GetTick();
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while (HAL_GPIO_ReadPin(ECHO_GPIO_Port, ECHO_Pin) == GPIO_PIN_RESET) {
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if ((HAL_GetTick() - timeout_cnt) > 10) {
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// 如果死活等不到高电平,说明模块没被触发或 ECHO 引脚接线/电平不对
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sr04_dev.distance = 0.0f;
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return 0.0f;
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}
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}
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start_time = DWT->CYCCNT;
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/* 3. 等待 Echo 引脚变低 (结束计时) */
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while (HAL_GPIO_ReadPin(ECHO_GPIO_Port, ECHO_Pin) == GPIO_PIN_SET) {
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// 简单保护以防挂死,超过 30ms (5米) 强退
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if ((DWT->CYCCNT - start_time) > (SystemCoreClock / 33)) break;
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}
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end_time = DWT->CYCCNT;
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/* 4. 精准计算距离 */
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// 振荡次数 / (频率 / 1000000) = 微秒数
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float duration_us = (float)(end_time - start_time) / (SystemCoreClock / 1000000);
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// 距离 (cm) = (时间 * 声速) / 2
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// 在这里我们加一个微小的补偿,如果 duration_us 过小也视为 0
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if (duration_us < 5.0f) {
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sr04_dev.distance = 0.0f;
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} else {
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sr04_dev.distance = (duration_us * SOUND_SPEED_CM_US) / 2.0f;
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}
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sr04_dev.last_tick = HAL_GetTick();
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return sr04_dev.distance;
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}
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float sr04_get_distance(void)
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{
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return sr04_dev.distance;
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}
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33
Core/Bsp/bsp_sr04.h
Normal file
33
Core/Bsp/bsp_sr04.h
Normal file
@@ -0,0 +1,33 @@
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#ifndef __BSP_SR04_H
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#define __BSP_SR04_H
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#include "main.h"
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/**
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* @brief 超声波模块数据结构
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*/
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typedef struct {
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float distance; // 测量距离 (单位: cm)
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uint32_t last_tick; // 上次测量时间戳
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} sr04_data_t;
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/**
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* @brief 超声波模块初始化
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* @note 由于没有空闲硬件定时器捕获通道,本驱动采用 GPIO + 软件计数/HAL_GetTick 的方式
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* 建议在 main.c 中确保 TRIG 引脚初始电平为低。
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*/
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void sr04_init(void);
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/**
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* @brief 触发一次测距
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* @return float 返回当前测量距离 (cm)。若超时或错误返回 -1.0
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*/
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float sr04_measure(void);
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/**
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* @brief 获取最近一次测量的距离接口
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* @return float 距离 (cm)
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*/
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float sr04_get_distance(void);
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#endif /* __BSP_SR04_H */
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@@ -348,8 +348,11 @@ void CarCtrl_Task(void *argument) {
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/* 2. 执行 PID 闭环控制更新 */
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CarCtrl_UpdateClosedLoop();
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/* 闭环频率建议:20ms 次 (50Hz) */
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osDelay(20);
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/*
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* 与 hall_update_speed() 的 100ms 采样周期对齐,避免 PID 使用过期速度反复修正。
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* 如果后续把测速周期改成 20ms,这里也要同步改回 20ms。
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*/
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osDelay(100);
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}
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/* USER CODE END CarCtrl_Task */
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}
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Reference in New Issue
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