240 lines
7.1 KiB
C
240 lines
7.1 KiB
C
/**
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* @file actuator.h
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* @brief 执行器应用层封装 — 4 路步进电机 + 1 路舵机
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*
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* 轴映射:
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* 1 号电机 (addr=1) ── Angle/Z 旋转轴
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* 2 号电机 (addr=2) ── X 轴
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* 3 号电机 (addr=3) ── Y 轴 ─┐ 完全同步
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* 4 号电机 (addr=4) ── Y 轴 ─┘
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||
* 舵机 (PWM) ── Z 轴抬升 (仅抬起/放下两态)
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||
*
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* 运动模式: 位置模式, 绝对定位 (raF=true), 暂不标定
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*/
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#ifndef ACTUATOR_H
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#define ACTUATOR_H
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#include <stdint.h>
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#include <stdbool.h>
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#include "driver/gpio.h"
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#include "protocol.h"
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#include "emm_v5.h"
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#ifdef __cplusplus
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extern "C" {
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#endif
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/* ================================================================
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* 可配置宏 (可在项目级或 -D 覆盖)
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* ================================================================ */
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/** 丝杆参数 (X / Y 轴直线运动) */
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#define ACTUATOR_SCREW_LEAD_MM 8.0f /* 导程: 一圈 = 8mm 直线位移 */
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#define ACTUATOR_SCREW_PITCH_MM 2.0f /* 螺距 */
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/** 电机 Emm_V5 地址 */
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#ifndef ACTUATOR_ADDR_ANGLE
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#define ACTUATOR_ADDR_ANGLE 1 /* Angle / Z 旋转轴 */
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#endif
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#ifndef ACTUATOR_ADDR_X
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#define ACTUATOR_ADDR_X 2 /* X 轴 */
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#endif
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#ifndef ACTUATOR_ADDR_Y1
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#define ACTUATOR_ADDR_Y1 3 /* Y 轴 #1 (同步) */
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#endif
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#ifndef ACTUATOR_ADDR_Y2
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#define ACTUATOR_ADDR_Y2 4 /* Y 轴 #2 (同步) */
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#endif
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/** 舵机 PWM GPIO */
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#ifndef ACTUATOR_SERVO_GPIO
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#define ACTUATOR_SERVO_GPIO GPIO_NUM_4
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#endif
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/** 电机 UART 引脚 */
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#ifndef ACTUATOR_UART_PORT
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#define ACTUATOR_UART_PORT UART_NUM_1
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#endif
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#ifndef ACTUATOR_UART_TX
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#define ACTUATOR_UART_TX GPIO_NUM_6
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#endif
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#ifndef ACTUATOR_UART_RX
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#define ACTUATOR_UART_RX GPIO_NUM_7
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#endif
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/** 默认速度 (RPM, 0~5000) */
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#ifndef ACTUATOR_DEFAULT_VEL
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#define ACTUATOR_DEFAULT_VEL 500
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#endif
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/** 默认加速度 (0~255, 0=直接启动) */
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#ifndef ACTUATOR_DEFAULT_ACC
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#define ACTUATOR_DEFAULT_ACC 50
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#endif
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/** 脉冲换算系数 (坐标值 × scale = 脉冲数)
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*
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* X/Y 轴: 丝杆导程 8mm → 一圈 8mm = 3200 脉冲
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* scale = 3200 / 8 = 400 脉冲/mm
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*
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* Z 旋转: angle_x10 单位为 0.1°
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* 一圈 360° = 3600 (0.1°) = 3200 脉冲
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* scale = 3200 / 3600 ≈ 0.8889 脉冲/(0.1°)
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||
*/
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#ifndef ACTUATOR_SCALE_X
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#define ACTUATOR_SCALE_X 400.0f /* mm → 脉冲 */
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||
#endif
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#ifndef ACTUATOR_SCALE_Y
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||
#define ACTUATOR_SCALE_Y 400.0f /* mm → 脉冲 */
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||
#endif
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#ifndef ACTUATOR_SCALE_ANGLE
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#define ACTUATOR_SCALE_ANGLE ((float)EMM_V5_PULSES_PER_REV / 3600.0f) /* 0.1° → 脉冲 */
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#endif
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/** 便捷宏: mm 直线距离 → 脉冲数 (四舍五入) */
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#define ACTUATOR_MM_TO_PULSES(mm) ((uint32_t)((float)(mm) * ACTUATOR_SCALE_X + 0.5f))
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||
/** 软限位 (左上零点坐标系, 单位 mm) */
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#define ACTUATOR_LIMIT_X_MIN 0.0f
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#define ACTUATOR_LIMIT_X_MAX 210.0f
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||
#define ACTUATOR_LIMIT_Y_MIN 0.0f
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||
#define ACTUATOR_LIMIT_Y_MAX 335.0f
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||
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||
/** Fragment 间等待 (ms), 暂用固定延时替代到位检测 */
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#ifndef ACTUATOR_FRAG_DELAY_MS
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#define ACTUATOR_FRAG_DELAY_MS 500
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#endif
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/**
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* 连续多帧之间的间隔 (ms)
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* Emm_V5 驱动板无法解析 UART 上零间隔的背靠背连续帧 (会丢字节),
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* 凡是一次动作需要连发多帧 (如 Y 轴双电机), 帧间必须插入该延时
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*/
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#ifndef ACTUATOR_FRAME_GAP_MS
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#define ACTUATOR_FRAME_GAP_MS 10
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||
#endif
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||
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/** 控制模式: 2 = 闭环位置模式 */
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#define ACTUATOR_CTRL_MODE 2
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/**
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* XY 平面左上零点坐标系 运动方向:
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* X 轴正向 (→): CW (dir=0) ── 电机2
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* Y 轴正向 (↓): CCW (dir=1) ── 电机3+4 (双电机同步)
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* Z 旋转正向 (↻): CW (dir=0) ── 电机1
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||
*/
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#define ACTUATOR_DIR_X 0 /* X轴正向 = CW */
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#define ACTUATOR_DIR_Y 1 /* Y轴正向 = CCW */
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||
#define ACTUATOR_DIR_ANGLE 0 /* Z旋转正向 = CW */
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/* ================================================================
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* API
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* ================================================================ */
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/**
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* @brief 初始化所有执行器
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* @note 内部调用 Emm_V5_Init + servo_init + 4 路电机使能 + 闭环模式
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*/
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void actuator_init(void);
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/**
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||
* @brief 设置脉冲换算系数
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* @param x_scale X 轴: 坐标值 × x_scale = 脉冲数
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* @param y_scale Y 轴: 坐标值 × y_scale = 脉冲数
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||
* @param angle_scale Z 旋转: angle_x10 × angle_scale = 脉冲数
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||
*/
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void actuator_set_scale(float x_scale, float y_scale, float angle_scale);
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||
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||
/**
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||
* @brief 执行一个完整 Cycle (遍历所有 Fragment, 逐段运动)
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* @param cycle 协议下发的 Cycle 数据
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* @return 0 成功, -1 参数无效
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*/
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int actuator_execute_cycle(const edc_cycle_t *cycle);
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||
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/**
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||
* @brief 急停全部 4 路电机
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*/
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void actuator_stop_all(void);
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/**
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||
* @brief 舵机: 抬起 (上限位)
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*/
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void actuator_servo_up(void);
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||
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/**
|
||
* @brief 舵机: 放下 (下限位)
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||
*/
|
||
void actuator_servo_down(void);
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||
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||
/**
|
||
* @brief 舵机: 设置任意角度
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||
* @param angle 角度 0.0 ~ 180.0
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||
*/
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||
void actuator_servo_set_angle(float angle);
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||
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||
/* ---- 单电机手动控制 (Web 调试用, Y 轴自动同步) ---- */
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||
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||
/**
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||
* @brief 单电机使能控制 (Y 轴电机各自独立)
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* @param addr 电机地址 (1~4)
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* @param state 使能状态
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||
*/
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||
void actuator_motor_enable(uint8_t addr, bool state);
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||
|
||
/**
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||
* @brief 单电机速度模式 (Y 轴地址 3/4 自动同步)
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||
* @param addr 电机地址 (1~4)
|
||
* @param dir 方向, 0=CW, 非0=CCW
|
||
* @param vel 速度 0~5000 RPM
|
||
* @param acc 加速度 0~255
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||
*/
|
||
void actuator_motor_vel(uint8_t addr, uint8_t dir, uint16_t vel, uint8_t acc);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 单电机位置模式 (Y 轴地址 3/4 自动同步)
|
||
* @param addr 电机地址 (1~4)
|
||
* @param dir 方向, 0=CW, 非0=CCW
|
||
* @param vel 速度 0~5000 RPM
|
||
* @param acc 加速度 0~255
|
||
* @param clk 脉冲数
|
||
* @param raF 相对/绝对, false=相对, true=绝对
|
||
*/
|
||
void actuator_motor_pos(uint8_t addr, uint8_t dir, uint16_t vel, uint8_t acc,
|
||
uint32_t clk, bool raF);
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||
|
||
/**
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||
* @brief 单电机角度直控 (Y 轴地址 3/4 自动同步)
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||
* @param addr 电机地址 (1~4)
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||
* @param angle_deg 目标角度 (°), 内部换算为脉冲 (3200=360°)
|
||
* @param vel 速度 0~5000 RPM
|
||
* @param acc 加速度 0~255
|
||
* @param raF 相对/绝对, false=相对, true=绝对
|
||
*/
|
||
void actuator_motor_angle(uint8_t addr, float angle_deg, uint16_t vel,
|
||
uint8_t acc, bool raF);
|
||
|
||
/**
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||
* @brief 单电机直线距离控制 (X/Y 轴, Y 轴地址 3/4 自动同步)
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||
* @param addr 电机地址 (2=X, 3/4=Y)
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||
* @param distance_mm 直线移动距离 (mm), 丝杆导程 8mm/圈
|
||
* @param vel 速度 0~5000 RPM
|
||
* @param acc 加速度 0~255
|
||
* @param raF 相对/绝对, false=相对, true=绝对
|
||
*/
|
||
void actuator_motor_mm(uint8_t addr, float distance_mm, uint16_t vel,
|
||
uint8_t acc, bool raF);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 单电机立即停止 (Y 轴地址 3/4 自动同步)
|
||
* @param addr 电机地址 (1~4)
|
||
*/
|
||
void actuator_motor_stop(uint8_t addr);
|
||
|
||
#ifdef __cplusplus
|
||
}
|
||
#endif
|
||
|
||
#endif /* ACTUATOR_H */
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