基于RT-Thread的RoboMaster電控框架（二）

由于 RT-Thread 穩(wěn)定高效的內(nèi)核，豐富的文檔教程，積極活躍的社區(qū)氛圍，以及設(shè)備驅(qū)動(dòng)框架、Kconfig、Scons、日志系統(tǒng)、海量的軟件包……很難不選擇 RT-Thread 進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)。但也正是因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)的覆蓋面較廣，很多初學(xué)者會(huì)覺得無(wú)從下手，但只要步入 RT-Thread 的大門，你就發(fā)現(xiàn)她的美好。這系列文檔將作為本人基于 RT-Thread 開發(fā) RoboMaster 電控框架的記錄與分享，希望能幫助到更多初識(shí) RT-Thread 的小伙伴，也歡迎大家交流分享，指正不足，共同進(jìn)步。

背景

使用的開發(fā)板為大疆的 RoboMaster-C 型開發(fā)板，基礎(chǔ)工程為 rt-thread>bsp>stm32f407-robomaster-c

ist8310磁力計(jì)模塊開發(fā)

ist8310 為 robomaster-c 開發(fā)板上集成的三軸磁力計(jì)，使用 I2C 通訊

添加 I2C 讀寫 API

首先將飛控程序中針對(duì) RT-Thread 的 I2C 設(shè)備驅(qū)動(dòng)封裝的 I2C 讀寫函數(shù)借鑒過(guò)來(lái)：

rt_err_t i2c_read_reg(struct rt_i2c_bus_device bus, uint16_t slave_addr, uint8_t reg, uint8_t buffer)
{
rt_size_t ret;
struct rt_i2c_msg msgs[2];
msgs[0].addr = slave_addr;
msgs[0].flags = RT_I2C_WR | bus->flags;
msgs[0].buf = ?
msgs[0].len = 1;
msgs[1].addr = slave_addr;
msgs[1].flags = RT_I2C_RD | bus->flags;
msgs[1].buf = buffer;
msgs[1].len = 1;
ret = rt_i2c_transfer(bus, msgs, 2);
return ret == 2 ? RT_EOK : RT_ERROR;
}
rt_err_t i2c_write_reg(struct rt_i2c_bus_device *bus, uint16_t slave_addr, uint8_t reg, uint8_t val)
{
rt_size_t ret;
rt_uint8_t buffer[2];
struct rt_i2c_msg msgs;
buffer[0] = reg;
buffer[1] = val;
msgs.addr = slave_addr;
msgs.flags = RT_I2C_WR | bus->flags;
msgs.buf = buffer;
msgs.len = 2;
ret = rt_i2c_transfer(bus, &msgs, 1);
return ret == 1 ? RT_EOK : RT_ERROR;
}
rt_err_t i2c_read_regs(struct rt_i2c_bus_device bus, uint16_t slave_addr, uint8_t reg, uint8_t buffer, uint16_t count)
{
rt_size_t ret;
struct rt_i2c_msg msgs[2];
msgs[0].addr = slave_addr;
msgs[0].flags = RT_I2C_WR | bus->flags;
msgs[0].buf = ?
msgs[0].len = 1;
msgs[1].addr = slave_addr;
msgs[1].flags = RT_I2C_RD | bus->flags;
msgs[1].buf = buffer;
msgs[1].len = count;
ret = rt_i2c_transfer(bus, msgs, 2);
return ret == 2 ? RT_EOK : RT_ERROR;
}
rt_err_t i2c_write_regs(struct rt_i2c_bus_device bus, uint16_t slave_addr, uint8_t reg, uint8_t vals, uint16_t count)
{
rt_size_t ret;
struct rt_i2c_msg msgs[2];
msgs[0].addr = slave_addr;
msgs[0].flags = RT_I2C_WR | bus->flags;
msgs[0].buf = ?
msgs[0].len = 1;
msgs[1].addr = slave_addr;
msgs[1].flags = RT_I2C_WR | bus->flags;
msgs[1].buf = vals;
msgs[1].len = count;
ret = rt_i2c_transfer(bus, msgs, 2);
return ret == 2 ? RT_EOK : RT_ERROR;
}

BSP 中 STM32 I2C 設(shè)備驅(qū)動(dòng)使用的是軟件 I2C，于是進(jìn)入到 menuconfig 中對(duì) I2C 引腳進(jìn)行配置：

/* Notice: PA8 --> 8; PC9 --> 41 */
#define BSP_I2C1_SCL_PIN 8
#define BSP_I2C1_SDA_PIN 41
IST8310 驅(qū)動(dòng)

主要就是先對(duì) IST8310 進(jìn)行初始化，設(shè)置相關(guān)采樣參數(shù)，之后就可以讀取磁力計(jì)的信息了

static rt_err_t mag_raw_measure(int16_t mag[3])
{
uint8_t buffer[6];
i2c_read_regs(i2c_bus, IST8310_ADDRESS, REG_DATA_OUT_X_L, buffer, sizeof(buffer));
/* swap the data /
mag[0] = ((int16_t)buffer[1] << 8) | (int16_t)buffer[0];
mag[1] = ((int16_t)buffer[3] << 8) | (int16_t)buffer[2];
mag[2] = ((int16_t)buffer[5] << 8) | (int16_t)buffer[4];
/ start next measurement /
// i2c_write_reg(i2c_bus, IST8310_ADDRESS, REG_CTRL1, CTRL1_ODR_SINGLE));
return RT_EOK;
}
static rt_err_t mag_measure(float mag[3])
{
int16_t raw[3];
mag_raw_measure(raw);
mag[0] = _range_scale * raw[0];
mag[1] = _range_scale * raw[1];
mag[2] = _range_scale * raw[2];
ist8310_rotate_to_frd(mag);
if (ist8310_user_calibrate != RT_NULL) {
/ do user defined calibration */
ist8310_user_calibrate(mag);
}
return RT_EOK;
}

其中 ist8310_user_calibrate 和 ist8310_rotate_to_frd 為預(yù)留的虛函數(shù)，用戶可根據(jù)校準(zhǔn)及轉(zhuǎn)化需求，自行定義實(shí)現(xiàn)。

attribute ((weak)) void ist8310_user_calibrate(float data[3]);
/* Re-implement this function to define customized rotation /
attribute ((weak)) void ist8310_rotate_to_frd(float data);

抽象設(shè)備

為提高程序的模塊化，選用不同傳感器時(shí)的靈活性，將 ist8310 抽象為 mag 一類設(shè)備，抽象出 mag_init 和 mag_read 兩個(gè)操作方法。

struct mag_ops{
rt_err_t (mag_init)(const char i2c_bus_name);
rt_err_t (*mag_read)(float data[3]);
};

項(xiàng)目選用不同的磁力計(jì)傳感器時(shí)，對(duì)接這兩個(gè)接口即可，以 ist8310 為例：

/**

@brief 調(diào)用此函數(shù)初始化 ist8310

@param i2c_bus_name ist8310 所掛載的總線名稱

@return RT_EOK
/
static rt_err_t drv_ist8310_init(const char i2c_bus_name);
/**
@brief 調(diào)用此函數(shù)讀取 ist8310 數(shù)據(jù)

@param data[3] 存儲(chǔ)讀取數(shù)據(jù)的數(shù)組

@return 讀取成功 RT_EOK ; 讀取失敗 -RT_ERROR
*/
static rt_err_t ist8310_read(float data[3]);
struct mag_ops mag = {
.mag_init = drv_ist8310_init,
.mag_read = ist8310_read,
};

應(yīng)用層需要使用磁力計(jì)時(shí)，調(diào)用 mag_ops 中的操作方法即可：

static float read_data[3];
mag.mag_init("i2c1"); // 初始化 mag 設(shè)備
mag.mag_read(read_data); // 將設(shè)備數(shù)據(jù)讀取到 read_data 中

到此就可以方便的使用磁力計(jì)模塊啦

存在問(wèn)題及優(yōu)化方向

目前為了提高性能，mag設(shè)備的注冊(cè)對(duì)接形式是比較簡(jiǎn)陋的。
后續(xù)考慮能不能也優(yōu)化為，read，write，control 等形式。