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上位机通信协议指南

串口配置

参数	值
波特率	921600
数据位	8
停止位	1
校验位	None

帧格式总览

所有帧通过帧头 (SOF) 区分类型，checksum = 帧头到数据末尾前一字节的所有字节累加和取低 8 位。

帧头	长度	用途
0xA5	18	自动/视觉追踪数据
0xA6	10	手动控制数据
0xA7	3	命令
0xA8	50	调试调参数据
0xA9	6	前馈输入

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5. 前馈输入帧 0xA9 (6 字节)

用途: 下发前馈输入值到 yaw 电机前馈控制器，在自动和手动模式下均可生效。

[SOF:0xA9][feedforward:4][checksum:1]

偏移	长度	类型	含义
0	1	uint8	帧头 0xA9
1	4	float	前馈输入值
5	1	uint8	checksum

Python 写入示例:

def send_feedforward(ser, feedforward: float):
    data = bytearray()
    data.append(0xA9)
    data.extend(struct.pack('<f', feedforward))
    checksum = sum(data) & 0xFF
    data.append(checksum)
    ser.write(data)

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1. 自动/视觉追踪数据帧 0xA5 (18 字节)

用途: 视觉识别完成后持续发送目标测量值和参考值。固件侧 PID 内部计算误差 (ref - measure)。

[SOF:0xA5][measure_x:4][ref_x:4][measure_y:4][ref_y:4][checksum:1]

偏移	长度	类型	含义
0	1	uint8	帧头 0xA5
1	4	float	X 轴测量值 (视觉检测目标位置)
5	4	float	X 轴参考值 (期望目标位置)
9	4	float	Y 轴测量值 (视觉检测目标位置)
13	4	float	Y 轴参考值 (期望目标位置)
17	1	uint8	checksum

Python 写入示例:

import struct

def send_auto_tracking(ser, measure_x: float, ref_x: float, measure_y: float, ref_y: float):
    data = bytearray()
    data.append(0xA5)
    data.extend(struct.pack('<ffff', measure_x, ref_x, measure_y, ref_y))
    checksum = sum(data) & 0xFF
    data.append(checksum)
    ser.write(data)

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2. 手动控制数据帧 0xA6 (10 字节)

用途: 手动模式下发送角速度目标值。

[SOF:0xA6][yaw_velocity:4][pitch_velocity:4][checksum:1]

偏移	长度	类型	含义
0	1	uint8	帧头 0xA6
1	4	float	Yaw 角速度 (degrees/s)
5	4	float	Pitch 角速度 (degrees/s)
9	1	uint8	checksum

Python 写入示例:

def send_manual_control(ser, yaw_deg_per_s: float, pitch_deg_per_s: float):
    data = bytearray()
    data.append(0xA6)
    data.extend(struct.pack('<ff', yaw_deg_per_s, pitch_deg_per_s))
    checksum = sum(data) & 0xFF
    data.append(checksum)
    ser.write(data)

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3. 命令帧 0xA7 (3 字节)

用途: 切换模式和控制激光。

[SOF:0xA7][cmd:1][checksum:1]

cmd 值	含义
0x01	切换到自动/视觉追踪模式
0x02	切换到手动模式
0x05	切换到调试模式 (失能所有电机)
0x03	激光开
0x04	激光关

Python 写入示例:

CMD_AUTO  = 0x01
CMD_MANUAL = 0x02
CMD_LASER_ON  = 0x03
CMD_LASER_OFF = 0x04
CMD_DEBUG = 0x05

def send_command(ser, cmd: int):
    data = bytearray([0xA7, cmd])
    checksum = sum(data) & 0xFF
    data.append(checksum)
    ser.write(data)

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4. 调试调参帧 0xA8 (50 字节)

用途: 在调试模式下发送 PID 参数进行调参。发送后固件会立即生效。

[SOF:0xA8]
[vision_yaw_Kp:4][vision_yaw_Ki:4][vision_yaw_Kd:4]
[vision_pitch_Kp:4][vision_pitch_Ki:4][vision_pitch_Kd:4]
[motor_yaw_Kp:4][motor_yaw_Ki:4][motor_yaw_Kd:4]
[motor_pitch_Kp:4][motor_pitch_Ki:4][motor_pitch_Kd:4]
[checksum:1]

偏移	长度	类型	含义
0	1	uint8	帧头 0xA8
1	4	float	视觉环 Yaw Kp
5	4	float	视觉环 Yaw Ki
9	4	float	视觉环 Yaw Kd
13	4	float	视觉环 Pitch Kp
17	4	float	视觉环 Pitch Ki
21	4	float	视觉环 Pitch Kd
25	4	float	电机角度环 Yaw Kp
29	4	float	电机角度环 Yaw Ki
33	4	float	电机角度环 Yaw Kd
37	4	float	电机角度环 Pitch Kp
41	4	float	电机角度环 Pitch Ki
45	4	float	电机角度环 Pitch Kd
49	1	uint8	checksum

Python 写入示例:

def send_debug_tune(ser,
                    v_yaw_kp, v_yaw_ki, v_yaw_kd,
                    v_pitch_kp, v_pitch_ki, v_pitch_kd,
                    m_yaw_kp, m_yaw_ki, m_yaw_kd,
                    m_pitch_kp, m_pitch_ki, m_pitch_kd):
    data = bytearray()
    data.append(0xA8)
    data.extend(struct.pack('<fff', v_yaw_kp, v_yaw_ki, v_yaw_kd))
    data.extend(struct.pack('<fff', v_pitch_kp, v_pitch_ki, v_pitch_kd))
    data.extend(struct.pack('<fff', m_yaw_kp, m_yaw_ki, m_yaw_kd))
    data.extend(struct.pack('<fff', m_pitch_kp, m_pitch_ki, m_pitch_kd))
    checksum = sum(data) & 0xFF
    data.append(checksum)
    ser.write(data)

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调试流程

1. 上位机发送命令帧 (0xA7, cmd=0x05) 切换到调试模式
2. 固件收到后失能 yaw 和 pitch 电机，日志指示进入调试模式
3. 通过 0xA8 帧写入 PID 参数，参数会实时生效：
   • 视觉环 PID → 直接写入选中的视觉 PID 实例
   • 电机角度环 PID → 通过话题推送到 gimbal 更新电机角度 PID
4. 调试完毕后，发送命令帧 (0xA7, cmd=0x02 手动 或 0x01 自动) 切出调试模式，电机会自动使能

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校验和计算

def calc_checksum(data: bytes) -> int:
    return sum(data) & 0xFF  # 所有字节累加取低 8 位

校验和覆盖范围：帧头到数据末尾前一字节的全部字节。接收端在收到数据后也应计算并比对校验和。