基于RT-Thread的RoboMaster电控框架(五)

发布时间:2024-01-11  

背景


使用的开发板为大疆的 RoboMaster-C 型开发板,基础工程为 rt-thread>bsp>stm32f407-robomaster-c



遥控器模块开发


在 C 板上是提供了针对大疆遥控器的 DBUS 接口,但本片文章是基于 SBUS 进行遥控。


DBUS:100k波特率,8位数据位,1位停止位,偶校验(EVEN),无控流,18个字节;

SBUS:100k波特率,8位数据位,2位停止位,偶校验(EVEN),无控流,25个字节。

SBUS 和 DBUS 主要区别就是停止位不同,两者都需要硬件取反电路,因此 SBUS 的接收机也是可以直接插在 C 板提供的 DBUS 接口上进行使用的,只需要在软件层面修改数据解析处理即可。


串口DMA双缓冲


这里使用的是空闲中断 + DMA双缓冲的方案,改方案能够极大限度的提高处理高速数据的效率和稳定性。


但STM32不是所有芯片都支持DMA双缓冲,虽然也可以通过DMA半满中断实现双缓冲的效果,但是这样程序的兼容性是较差的;因此针对遥控器接收机的串口,选择不使用 RT-Thread 的串口驱动框架,也不是对其驱动框架进行改动。而是使用 HAL 库实现,但不会影响其他串口使用 RT-Thread 的串口驱动框架。


代码实现


首先是串口和 DMA 的初始化:


/* DMA controller clock enable */

__HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();

/* DMA1_Stream1_IRQn interrupt configuration */

HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Stream1_IRQn, 0, 0);

HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA1_Stream1_IRQn);

huart3.Instance = USART3;

huart3.Init.BaudRate = 100000;

huart3.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_9B;

huart3.Init.StopBits = UART_STOPBITS_2;

huart3.Init.Parity = UART_PARITY_EVEN;

huart3.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;

huart3.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;

huart3.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;

HAL_UART_Init(&huart3);

以及 DMA 双缓冲功能的配置:


/**


@brief 串口 DMA 双缓冲初始化

@param rx1_buf 缓冲区1

@param rx2_buf 缓冲区2

@param dma_buf_num DMA缓冲区大小

*/

static void rc_doub_dma_init(uint8_t *rx1_buf, uint8_t *rx2_buf, uint16_t dma_buf_num)

{

//使能DMA串口接收

SET_BIT(huart3.Instance->CR3, USART_CR3_DMAR);

//使能空闲中断

__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart3, UART_IT_IDLE);

//失效DMA

__HAL_DMA_DISABLE(&hdma_usart3_rx);

while(hdma_usart3_rx.Instance->CR & DMA_SxCR_EN)

{

__HAL_DMA_DISABLE(&hdma_usart3_rx);

}

hdma_usart3_rx.Instance->PAR = (uint32_t) & (USART3->DR);

//内存缓冲区1

hdma_usart3_rx.Instance->M0AR = (uint32_t)(rx1_buf);

//内存缓冲区2

hdma_usart3_rx.Instance->M1AR = (uint32_t)(rx2_buf);

//数据长度

hdma_usart3_rx.Instance->NDTR = dma_buf_num;

//使能双缓冲区

SET_BIT(hdma_usart3_rx.Instance->CR, DMA_SxCR_DBM);

//使能DMA

__HAL_DMA_ENABLE(&hdma_usart3_rx);

}


以及 CubeMX 的一些基本配置,这里就不细说了,设置完这些,串口空闲中断 + DMA双缓冲就开起来了,接下来就是要到串口中断处理函数里进行 DMA 双缓冲的接收和数据的解析处理了:


void USART3_IRQHandler(void)

{

if(huart3.Instance->SR & UART_FLAG_RXNE)

{

__HAL_UART_CLEAR_PEFLAG(&huart3);

}

else if(USART3->SR & UART_FLAG_IDLE)

{

static uint16_t this_time_rx_len = 0;

__HAL_UART_CLEAR_PEFLAG(&huart3);

if ((hdma_usart3_rx.Instance->CR & DMA_SxCR_CT) == RESET)

{

/* Current memory buffer used is Memory 0 /

//失效DMA

__HAL_DMA_DISABLE(&hdma_usart3_rx);

//get receive data length, length = set_data_length - remain_length

//获取接收数据长度,长度 = 设定长度 - 剩余长度

this_time_rx_len = SBUS_RX_BUF_NUM - hdma_usart3_rx.Instance->NDTR;

//重新设定数据长度

hdma_usart3_rx.Instance->NDTR = SBUS_RX_BUF_NUM;

//设定缓冲区1

hdma_usart3_rx.Instance->CR |= DMA_SxCR_CT;

//使能DMA

__HAL_DMA_ENABLE(&hdma_usart3_rx);

if(this_time_rx_len == SBUS_FRAME_SIZE)

{

//处理遥控器数据

sbus_rc_decode(sbus_rx_buf[0]);

rt_timer_start(rc_timer);

}

}

else

{

/ Current memory buffer used is Memory 1 */

//失效DMA

__HAL_DMA_DISABLE(&hdma_usart3_rx);

//get receive data length, length = set_data_length - remain_length

//获取接收数据长度,长度 = 设定长度 - 剩余长度

this_time_rx_len = SBUS_RX_BUF_NUM - hdma_usart3_rx.Instance->NDTR;

//重新设定数据长度

hdma_usart3_rx.Instance->NDTR = SBUS_RX_BUF_NUM;

//设定缓冲区0

DMA1_Stream1->CR &= ~(DMA_SxCR_CT);

//使能DMA

__HAL_DMA_ENABLE(&hdma_usart3_rx);

if(this_time_rx_len == SBUS_FRAME_SIZE)

{

//处理遥控器数据

sbus_rc_decode(sbus_rx_buf[1]);

rt_timer_start(rc_timer);

}

}

}

}


到这一步,已经可以顺利的接收并解析处理 SBUS 遥控数据了。


通过空闲中断我们可以确保完整的接收数据帧,而且使用 DMA 双缓冲以后,相较于普通的 DMA 接收处理高速数据更加高效快速,在处理一个缓冲区的数据之前,先将 DMA 切换到另外一个缓冲区,这样在处理数据的时候就不会影响到 DMA 数据的接收,而且针对遥控器这种实时要求高且解析简单的数据,就可以在中断处理函数中 DMA 缓冲区切换后直接进行解析处理。


STM32F4 系列是支持 DMA 双缓冲功能的,但是对于其他一些不支持双缓冲的芯片,也想要使用 pingpong 缓冲的话,就可以通过 DMA 半满中断实现。


抽象设备


这里将遥控器数据就简单的抽象为遥控器设备:


typedef struct

{

int16_t ch1; //右侧左右

int16_t ch2; //右侧上下

int16_t ch3; //左侧上下

int16_t ch4; //左侧左右

int16_t ch5; //左侧非线性旋钮

int16_t ch6; //右侧非线性旋钮

uint8_t sw1; //右侧长拨杆

uint8_t sw2; //左侧长拨杆

uint8_t sw3; //右侧短拨杆

uint8_t sw4; //左侧短拨杆

} rc_obj_t;


接收到数据存储在 rc_sbus.c 的 rc_data[2] 中:


rc_obj_t rc_data[2]; // [0]:当前数据NOW,[1]:上一次的数据LAST

通过调用 sbus_rc_init() 即可获得遥控器数据的地址,使用示例如下:


rc_obj_t rc_data[2]; // [0]:当前数据NOW,[1]:上一次的数据LAST

rc_data = sbus_rc_init();


文章来源于:电子工程世界    原文链接
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