# CarA

**Repository Path**: lirongman/car-a

## Basic Information

- **Project Name**: CarA
- **Description**: ...................
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 1
- **Forks**: 0
- **Created**: 2026-07-24
- **Last Updated**: 2026-08-10

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# MSPM0-G3507 循迹小车

> **MCU**: TI MSPM0G3507 (Cortex-M0+, 80MHz, LQFP-64)
> **SDK**: MSPM0 SDK 2.04.00.06
> **编译器**: TI Arm Clang 4.0.0.LTS

---

## 一、项目结构

```
.
├── main.c/h                        # 主程序 + 全局变量 + TIMER_0 ISR
├── LIRONGMAN.syscfg                # TI SysConfig 硬件配置
├── README.md
│
├── App/                            # 应用层
│   ├── task.c/h                    # 裸机任务 (LED/Key/IMU/OLED/Cmd/BT)
│   ├── task_mgr.c/h                # 任务管理器 — 4 个预定义任务 (菜单选择+执行)
│   ├── HD.c/h                      # 8 GPIO 红外循迹 (PID + 增量限幅 + 差速限幅)
│   ├── g8_track.c/h                # 8 GPIO 循迹占位 (空壳, 预留重构)
│   ├── gray_track.c/h              # 4 ADC 灰度传感器循迹
│   ├── Motor.c/h                   # TB6612 电机驱动 (含短路制动)
│   ├── Motor_pid.c/h               # PID 控制器 (速度/位置/角度)
│   ├── Encoder.c/h                 # 编码器读取
│   ├── bt_send.c/h                 # 蓝牙发送 (UART2, 200ms → CarB)
│   ├── menu.c/h                    # OLED 三级菜单 (旧版, 保留)
│   └── button.c/h                  # 多功能按键库 (保留未调用)
│
├── BSP/                            # 板级支持包
│   ├── clock.c/h                   # SysTick + 阻塞延时
│   ├── interrupt.c/h               # 中断服务 (SysTick/DMA/UART/GPIO编码器/ADC)
│   └── rtc.c/h                     # 软件 RTC (基于 SysTick)
│
├── Drivers/                        # 硬件驱动
│   ├── F32C/f32c.c/h               # F32C 无刷电机驱动 (保留, 未启用)
│   ├── WIT/wit.c/h                 # JY901S IMU (DMA-UART, 7 种角度获取方式)
│   ├── Gray/gray_sensor.c/h        # 8通道灰度传感器 (ADC 中断扫描, 16x 过采样)
│   └── OLED/                       # SSD1306 (I2C)
│
├── docs/                           # 技术文档
│   ├── 环境搭建指南.md
│   ├── AB协同方案.md
│   ├── 测试方案.md
│   ├── 直角弯方案.md
│   ├── 弯道矛盾分析.md
│   └── 灰度传感器测试.md
│
└── Debug/                          # 编译输出 (SysConfig 自动生成)
    ├── ti_msp_dl_config.c/h
    └── makefile
```

---

## 二、功能

### 2.1 循迹 (8 GPIO 红外)

8 路数字量 GPIO（低电平=检测到黑线），加权偏差 → PID → 差速驱动。

| 引脚 | L4 | L3 | L2 | L1 | R1 | R2 | R3 | R4 |
|------|----|----|----|----|----|----|----|----|
| | PA14 | PB8 | PB13 | PB18 | PB10 | PB12 | PB15 | PA15 |

**权重**: L4:-0.47 / L3:-0.30 / L2:-0.24 / L1:-0.05 | R1:+0.05 / R2:+0.243 / R3:+0.30 / R4:+0.47

**PID 参数** (`init_track_pid`):
| kp | ki | kd | base | max_adj |
|----|----|----|------|------|
| 5.4 | 0.06 | 1.7 | 10 | 8.0 |

**循迹算法特性** (均在 HD.c `track_pid_calculate()`):
- 全白丢线：保持上次偏差，出全白瞬间 D 项 + 积分清零
- PID 输出低通滤波 (α=0.40)
- 差分增量限幅 (3.0/周期) + 差速限幅 (max 12.0)
- 出弯速度渐变恢复 (40%→100%, 30 周期)
- 查表法 `xunji_working()` 保留不用

**圈数检测** (`track_lap_detect`): 8 传感器中 ≥4 个检测到黑线 → 短路制动停车 + 记录用时 (`g_lap_elapsed_ms`)。

**开关**: 上电进入圈数选择模式 → KEY2 切圈数(0无限→1→2→3→4→0) → KEY1 确认。运行中 KEY1 开关循迹。

### 2.2 循迹 (4 ADC 灰度, 备用)

地址线 PB5/PB22/PB26 选通 8 通道, PA25 ADC0 CH2 采样, 16x 过采样, 归一化后加权 PID。

**权重**: CH0~CH3 正值(偏右), CH4~CH7 负值(偏左)。

### 2.3 PID 参数

#### 底盘 (Motor_pid.c)

| PID | Kp | Ki | Kd | 积分限幅 | 输出限幅 | 用途 |
|-----|----|----|----|------|------|------|
| Motor1/2 Speed | 30.0 | 20.0 | — | ±600 | ±999 | 直流电机速度环 |
| Motor1/2 Location | 3.4 | — | 1.0 | — | ±200 | 直流电机位置环 |
| Yaw | 1.0 | — | 0.2 | ±300 | ±100 | IMU 偏航角保持 (转弯用) |

`PID_calc`: 标准位置式 PID + 输出限幅。`PID_yaw_calc`: 带 ±180° 跨边界处理的角度环。

#### 各任务循迹 PID (task_mgr.h)

| 任务 | kp | ki | kd | base | max_adj | 说明 |
|------|----|----|----|------|------|------|
| T1 循迹一圈 | 5.1 | 0.04 | 1.4 | 16.5 | 13.0 | 高速, 中途+1.5补偿 |
| T2 直线 | 5.4 | 0.06 | 1.7 | 11.0 | 8.0 | 梯形速度曲线, 位置停车 |
| T3 循迹一圈(低速) | 5.1 | 0.04 | 1.4 | 11.0 | 13.0 | |
| T4 循迹一圈(低速2) | 5.1 | 0.04 | 1.4 | 11.0 | 13.0 | 同T3 |

### 2.4 模式标志位

| 标志 | 含义 |
|------|------|
| `S_PID` | 速度闭环 |
| `L_PID` | 位置闭环 |
| `S_L_PID` | 级联 (位置外环+速度内环) |
| `AS_PID` | IMU 角度+速度保持 (含 EMA 平滑切入) |
| `AP_PID` | IMU 角度位置保持 |
| `HD_XJ_PID` | 8 GPIO 红外循迹 |
| `GRAY_XJ_PID` | 4 ADC 灰度循迹 |

ISR 中 AS_PID 有 EMA 平滑切入：以当前循迹速度为起点，`AS_SMOOTH_A=0.3` 过渡，防突变。

### 2.5 OLED 显示

128x64 OLED, 16px 字体, I2C1 (PB2/PB3):

| 行 | 内容 |
|----|------|
| 0 | 8 GPIO 灰度位图 (0=黑线 1=白) + Y 偏航角 |
| 2 | E1/E2 编码器速度 (脉冲/20ms) |
| 4 | T1/T2 左右轮速度目标 |
| 6 | 上一圈用时 (mm:ss.cs) 或 RTC 时间 (HH:MM:SS) |

圈数选择界面独立：模块名 + 目标圈数 + 操作提示。

### 2.6 IMU (WIT JY901S)

UART1 (PB6/PB7), DMA CH1 RX, 33 字节缓冲区，滑动窗口解析 0x55 帧头。提供 7 种角度获取方式，当前使用 `WIT_GetUnlimitedAnglesAccumulated`（增强版多圈累计）。

### 2.7 任务管理器

KEY2 长按进入/退出。4 个预定义任务（T1: 循迹一圈 / T2: 直线位置停车 / T3/T4: 循迹一圈低速），每个任务有独立的 PID 配置和启停/完成回调。任务启停/完成自动发送 `'r'` 到串口。

### 2.8 按键

| 按键 | 引脚 | 功能 |
|------|------|------|
| KEY1 | PB21 | 选择模式: 确认圈数 / 运行中: 循迹开关 / 菜单: 确认 |
| KEY2 | PB11 | 选择模式: 切换圈数0~4 / 运行中: 启停; 长按: 任务管理器 |
| KEY3 | PB19 | 按下发送 `'r'` 到串口 (消抖 30ms) |

### 2.9 蓝牙发送

UART2 (PA21/PA22), 115200bps。每 200ms 发送 `a<yaw>\n`（yaw 0~360°）给 CarB。

### 2.10 软件 RTC

基于 SysTick 计时，上电 00:00:00。串口 `m r HH:MM:SS` 校时。OLED 行6 无圈数记录时显示。

### 2.11 串口调试命令

`printf` 重定向到 UART0 TX (PA0), 命令通过 UART0 RX (PA1):

```
m d        — 打印编码器速度+位置 + Yaw + 圈数
m s v1 v2  — 速度闭环
m l p1 p2  — 位置闭环
m c        — 级联模式
m a yaw    — IMU 角度保持
m t [kp ki kd base max]  — 8 GPIO 红外 PID 循迹
m g [kp ki kd base]      — 4 ADC 灰度 PID 循迹
m p p1 p2  — 开环 PWM 直驱
m e        — 编码器实时流 开关 (100ms 周期)
m r HH:MM:SS — RTC 校时
m x        — 停止所有 PID + 短路制动
```

---

## 三、通信接口

| 实例 | 外设 | TX | RX | 类型 | 用途 |
|------|------|----|----|------|------|
| UART_WIT | UART1 | PB6 | PB7 | 推挽 | JY901S IMU (DMA RX) |
| UART_DEBUG | UART0 | PA0 | PA1 | **开漏** | printf + 调试命令 |
| UART_F32C | UART2 | PA21 | PA22 | 推挽 | 蓝牙发送 (CarB 协同) |
| I2C_OLED | I2C1 | SDA=PB3 | SCL=PB2 | 推挽 | SSD1306 OLED |

> **PA0/PA1 开漏**: 需外接 4.7kΩ 上拉电阻到 3.3V。

---

## 四、引脚总表

### 直流电机 (TB6612)

| 信号 | 引脚 |
|------|------|
| AIN1/AIN2 | PA26/PA24 |
| STBY | PA7 |
| BIN1/BIN2 | PB9/PA27 |
| PWMA/PWMB | PA12/PA13 (TIMA0, 80kHz) |

PWM 最小占空比 50/999 ≈5%，防堵转啸叫。`Motor_Brake()` 短路制动 (IN1=IN2=HIGH, PWM=0)。

### 编码器

| 信号 | 引脚 | 计数方式 |
|------|------|------|
| E1A/E1B | PB0/PB1 | A相上升沿 → B=0 则减, B=1 则加 |
| E2C/E2D | PB4/PB16 | C相上升沿 → D=0 则加, D=1 则减 |

### 循迹 8 路红外 (低有效)

| L4 | L3 | L2 | L1 | R1 | R2 | R3 | R4 |
|----|----|----|----|----|----|----|----|
| PA14 | PB8 | PB13 | PB18 | PB10 | PB12 | PB15 | PA15 |

### 灰度 ADC 传感器 (备用)

| 信号 | 引脚 |
|------|------|
| ADDR0/ADDR1/ADDR2 | PB5/PB22/PB26 |
| AOUT | PA25 (ADC0 CH2) |

### 按键 & LED

| 功能 | 引脚 |
|------|------|
| KEY1 / KEY2 / KEY3 | PB21 / PB11 / PB19 |
| LED | PB14 |

---

## 五、主循环流程

```
main()
├── SYSCFG_DL_init()
├── Gray 传感器 + 循迹参数初始化
├── SysTick / RTC / Encoder / PID / OLED / TaskMgr / WIT 初始化
├── Motor_on()
├── 中断使能 (TIMER_0, UART_DEBUG)
│
while(1)
├── Task_LED()              500ms 心跳
├── Task_Key()              按键扫描 + KEY3 + 圈数选择 + 任务管理器按键
├── Task_IMU_Read()         IMU → pitch/roll/yaw (事件驱动, newData 触发)
├── Task_UART_Debug()       编码器实时流 (m e 开关, 100ms)
├── Task_OLED()             33ms (~30fps), 支持菜单/结果/选择界面切换
├── Vision_TimeoutCheck()   串口帧超时复位 (500ms)
├── Task_Gray_Sensor()      灰度传感器更新 (20ms, GRAY_XJ_PID=1 时激活)
├── Task_Cmd()              串口命令处理 (m s/l/c/a/t/g/p/e/r/d/x)
├── Task_BT_Send()          蓝牙发送 yaw (200ms)
├── TaskMgr_Update()        任务管理器状态机更新
└── 事件处理 (菜单进出)

中断上下文:
├── SysTick_Handler         1ms: tick_ms++, system_time_ms++
├── TIMER_0 ISR             20ms: 编码器更新 → 圈数检测 → 循迹PID → 角度/速度/位置环
├── ADC0_IRQHandler         灰度传感器 8 通道扫描 (16x 过采样, ~3ms, 优先级4)
├── DMA_IRQHandler          DMA CH1: WIT IMU 滑动窗口解析 (优先级2)
├── UART_DEBUG ISR          UART0 RX: 调试命令接收 (支持 }/\r/\n 结尾)
└── GROUP1 IRQ              GPIO: 编码器脉冲计数 (M1: PB0上升沿, M2: PB4上升沿)
```