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控制器通信协议说明

Hint

操作环境及软硬件配置如下: - OriginBot机器人(视觉版/导航版) - PC:Ubuntu (≥20.04) + ROS2 (≥Foxy)

速度控制

主要功能

上位机的驱动功能节点向控制器发送电机速度控制数据,控制器驱动电机执行。

协议格式

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  • 帧头:0x55,作为数据起始的标识,自定义0x55。

  • 标识位:标识当前组数据是什么,0x01代表是速度控制指令。

  • 长度:0x06,数据位共有6个字节数据,所以为0x06。

  • 数据位:负责左电机速度控制和右电机速度控制。方向有0x00和0xFF两种模式,0x00速度值为负,0xFF速度值为正,当速度为0.00的情况下,方向值取0xFF。速度单位为mm/s(8位)。

  • 校验位:用于校验检测数据在传输的过程中是否出现数据错误。校验位数据计算公式如下:

校验位数值 = 数据位所有数据相加 & 0xFF
  • 帧尾:0xBB,帧尾作为数据终止的标识,自定义0xBB。

通信示例

例如:上位机发送速度指令,左侧电机速度5mm/s,右电机速度-3mm/s

协议内容为:0x55 0x01 0x06 0xFF 0x05 0x00 0x00 0x03 0x00 0x07 0xBB

其中:0xFF 0x05 0x00对应5mm/s,0x00 0x03 0x00对应-3mm/s。

校验位为:(0xFF + 0x05 + 0x00 + 0x00 + 0x03 + 0x00) & 0xFF = 0x07

速度反馈

主要功能

控制器向上位机周期发送电机速度数据,上位机可根据该速度计算里程计数据。

协议格式

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  • 标识位:0x02标识速度反馈指令。

陀螺仪数据反馈

主要功能

控制器向上位机周期发送陀螺仪数据,上位机可根据该数据发布IMU话题消息。

协议格式

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陀螺仪数据较多,这里分为三组分别传输。通过标识位来区分当前数据是什么。校验位的计算依旧是使用数据位各个数据相加 & 0xFF。

原始数据换算参考维特官方协议:点击跳转

加速度计算方式为:

ax=((AxH<<8)|AxL)/32768*16g(g 为重力加速度,可取 9.8m/s2) 

ay=((AyH<<8)|AyL)/32768*16g(g 为重力加速度,可取 9.8m/s2)

az=((AzH<<8)|AzL)/32768*16g(g 为重力加速度,可取 9.8m/s2)

角速度计算方式为:

wx=((wxH<<8)|wxL)/32768*2000(°/s) 

wy=((wyH<<8)|wyL)/32768*2000(°/s) 

wz=((wzH<<8)|wzL)/32768*2000(°/s) 

欧拉角计算方式为:

滚转角(x 轴)Roll=((RollH<<8)|RollL)/32768*180(°) 

俯仰角(y 轴)Pitch=((PitchH<<8)|PitchL)/32768*180(°) 

偏航角(z 轴)Yaw=((YawH<<8)|YawL)/32768*180(°)

说明:数据是按照16进制方式发送的,不是ASCII码。每个数据分低字节和高字节依次传送,二者组合成一个有符号的short 类型的数据。例如 X 轴加速度数据 Ax,其中 AxL 为低字节,AxH 为高字节。

转换方法如下:假设Data为实际的数据,DataH为其高字节部分,DataL为其低字节部分,那么:Data=((short)DataH<<8)|DataL。这里一定要注意 DataH 需要先强制转换为一个有符号的 short 类型的数据以后再移位,并且 Data 的数据类型也是有符号的short 类型,这样才能表示出负数。

欧拉角和四元数提供任意一个即可,若无法提供则一定要确保加速度和角速度的精度,欧拉角或者四元数将在ROS2功能包进行解算。

传感器数据反馈

主要功能

控制器向上位机周期反馈电压等数据,上位机可根据该信息执行对应的功能。

协议格式

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电压值分整数和小数两部分发送,电压值=整数部分+小数部分/100,单位为V。

预留两个传感器数据位,没有使用时数据为0x00,校验计算同上。

控制器资源控制

主要功能

上位机发送指令到控制器,控制LED、蜂鸣器、IMU校准等。

协议格式

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LED、蜂鸣器、imu校准指令的使能控制字段和状态字段可设置为零和非零值,校验计算同上。

使能控制字段非零时,状态字段的设置才能生效。LED、蜂鸣器和imu校准采用独立的使能控制和状态字段控制。

  • LED状态字段为零,则关闭LED;为非零,则打开LED。

  • 蜂鸣器状态字段为零,则关闭蜂鸣器;为非零,则打开蜂鸣器。

  • imu校准状态字段为零,则无动作;为非零,则执行一次imu校准。

PID参数调整

主要功能

上位机向控制器发送PID参数,控制器动态调整电机控制效果。其中标识位0x08、0x09分别对应左右两个电机的PID设置。

协议格式

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PID参数作为外置预留,驱动板内置一组出厂标定好的PID参数。

由于PID的数值较小,实际参数 = 数据字段/1000,校验计算同上。

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