# Chassis — 差速底盘控制系统

基于 TI MSPM0G3507 (Cortex-M0+, 80MHz) 的两轮差速移动底盘嵌入式固件。

## 硬件资源

| 资源 | 引脚 | 用途 |
|------|------|------|
| 左电机 PWM | TIMG7_CH0, A26 | 17kHz PWM 驱动 |
| 左电机 DIR | GPIO A27 | 方向控制 |
| 右电机 PWM | TIMG0_CH0, B10 | 17kHz PWM 驱动 |
| 右电机 DIR | GPIO B11 | 方向控制 |
| 右编码器 | QEI 模块 | 硬件正交解码 |
| 左编码器 | GPIO EXTI A9/A12 | 软件模拟正交解码 |
| IMU SPI | SPI1 (B23/B22/B21/B19) | ICM-42688-P 6轴 IMU |
| 灰度 ADC | ADC1_CH5, B18 | 8 通道灰度传感器 |
| 灰度 MUX | B8/B9/B14 | 3-8 模拟开关选通 |
| 串口 | UART2 (B15/B16) | 上位机通信 115200 8N1 |
| 蜂鸣器 | GPIO A14 | 提示音 |

## 目录结构

```
chassis/
├── project/
│   ├── code/                  # 用户应用代码
│   │   ├── main.c             # 入口 + 主循环
│   │   ├── Task.c/h           # 任务调度 (10/20/50ms)
│   │   ├── Command.c/h        # UART 命令解析 + 模式切换
│   │   ├── Motor.c/h          # 电机 PWM 驱动
│   │   ├── MotorEncoder.c/h   # 编码器测速
│   │   ├── PID_Controller.c/h # 通用 PID (8 项改进)
│   │   ├── IMU.c/h            # Mahony AHRS 姿态解算
│   │   ├── ICM_42688.c/h      # IMU SPI 驱动
│   │   ├── GrayscaleSensor.c/h # 灰度巡线传感器
│   │   └── Beep.c/h           # 蜂鸣器
│   ├── user/
│   │   ├── src/main.c         # 入口
│   │   ├── src/isr.c          # 中断服务
│   │   └── inc/isr.h          # 中断声明
│   └── keil/                  # Keil MDK 工程
├── libraries/                 # SeekFree MSPM0 开源库 V3.2.0
└── docs/
    └── 底盘通信协议指南.md
```

## 控制架构

```
┌────────────────────────────────────────────┐
│  位置环 (50Hz)                              │
│  灰度传感器 → 位置 PID → angle_velocity     │
│  支持识别 90° 直角转弯                      │
├────────────────────────────────────────────┤
│  角度环 (50Hz)                              │
│  IMU Yaw → 角度 PID → speed_dif            │
│  左右轮速: base ± speed_dif                 │
├────────────────────────────────────────────┤
│  速度环 (100Hz)                             │
│  编码器 → 速度 PID → PWM 占空比             │
└────────────────────────────────────────────┘
```

### 任务调度

| 任务 | 周期 | 频率 | 优先级 | 执行内容 |
|------|------|------|--------|----------|
| Task_10ms | 10ms | 100Hz | 1 | 编码器更新、IMU 更新、速度控制 |
| Task_20ms | 20ms | 50Hz | 1 | 灰度扫描、位置控制、角度控制 |
| Task_50ms | 50ms | 20Hz | 7 | 按键扫描、蜂鸣器、命令处理 |

## PID 参数

| 环路 | Kp | Ki | Kd | 输出限幅 | 改进位 |
|------|----|----|-----|----------|--------|
| 速度环 | 300.0 | 150.0 | 0 | 3000 | 积分限幅+积分分离+输出滤波 |
| 角度环 | 1.0 | 0 | 0 | 25 | Yaw 误差修正+微分先行 |
| 位置环 | 0.5 | 0 | 0 | 90 | — |

## 通信协议

上位机通过 UART2 (115200 8N1) 与底盘通信，协议详见 `docs/底盘通信协议指南.md`。

| 帧头 | 长度 | 方向 | 用途 |
|------|------|------|------|
| 0xA6 | 8B | PC→MCU | 手动控制 |
| 0xA7 | 3B | PC→MCU | 命令帧 (模式切换) |
| 0xA8 | 38B | PC→MCU | PID 调试 |
| 0xA9 | 6B | MCU→PC | 角速度前馈 |

校验和: 全部字节累加取低 8 位。

## 工作模式

| 模式 | 控制环 | 说明 |
|------|--------|------|
| AUTO | 位置+角度+速度 | 灰度巡线自主行驶 |
| MANUAL | 角度+速度 | 接收上位机速度/角速度指令 |
| DEBUG | 停止 | 电机失能，可在线调参 |

## 传感器参数

| 参数 | 值 |
|------|-----|
| IMU 型号 | ICM-42688-P |
| 加速度计量程 | ±16G |
| 陀螺仪量程 | ±2000 deg/s |
| IMU ODR | 200Hz |
| 陀螺仪 LPF | X:30Hz, Y:20Hz, Z:30Hz |
| 加速度计 LPF | 10Hz (三轴) |
| 姿态算法 | Mahony AHRS (6轴, fast inv sqrt) |
| 灰度通道数 | 8 路 |
| ADC 分辨率 | 12-bit, 15 次均值滤波 |
| 位置低通 | α=0.5 一阶 IIR |

## 依赖

- **SeekFree MSPM0G3507 开源库 V3.2.0** (zf_driver, zf_device, zf_common)
- **TI MSPM0 SDK** (CMSIS-Core, DriverLib)
- **ARM Compiler V6.19** (ARMCLANG)
- **Keil MDK 5.37** (uvprojx 工程)

## 构建与烧录

使用 Keil MDK 打开 `project/keil/SeekFree_MSPM0G3507_Device_Library.uvprojx`，编译后通过 DAP-Link 烧录至 MSPM0G3507 开发板。