Robomaster电控入门(2)DR16&DT7接收与解码
套件介绍
Robomaster中遥控机器人的手段是固定的,只能使用大疆提供的DR16&DT7套件进行操控数据的发送和接受。这个套件的手册可以在Robomaster的官网上下载到,里面有详细的说明,以及官方给的解码demo。
https://www.robomaster.com/zh-CN/products/components/detail/122
操控数据可以通过DT7遥控器直接发送,也可以将遥控器通过数据线连接到电脑上,然后打开Robomaster客户端操作界面,遥控器会将客户端内的键鼠操作发送给接收器。
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使用DT7&DR16套件前需要保证接收机和遥控器之间已经成功配对。
DR16上的LED指示灯一般有三种状态:红灯常亮,绿灯闪烁,绿灯常亮,对应的状态如下:
指示灯状态 | 对应状态 |
---|---|
红灯常亮 | 未检测到遥控器 |
绿灯闪烁 | 检测到遥控器,但未配对 |
绿灯常亮 | 已与遥控器配对 |
配对方法为打开需要配对的遥控器和接收机,长按对频按键10s左右,然后松开。
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套件参数如下,通信距离足足可以达到1km,实际使用中也确实很稳,DJI还是牛逼的。但是需要注意的是DT7遥控器很不耐摔,天线也容易断,切记要保护好。
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DBUS协议
接收机与接收机之间采用DBUS协议进行通信,这个DBUS协议和常用的SBUS协议应该是一样的东西,不知道为什么要改个名。
信号电平为TTL电平,但是和UART是反相的,需要过一个反相器再输入到单片机的串口上进行接收。这个反相器可以自己搭,一个三极管加两个电阻就可以了。
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接收时对照着参数表进行串口的参数设置。
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当然也可以直接连接Robomaster的开发板上专门留给DR16接收机的接口,一般是串口1,直接将接收机上引出的线对应连接即可,接口内置了反相器。DBUS与UART之间电平标准为反相关系,所以不能随意连接到其他串口。
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数据帧解析
下面开始说重头戏——遥控器发送给接收机的数据帧。在实际使用时,我们需要将接收到的数据流进行解码,将接收到的数据流“翻译”成对应的遥控器/键盘/鼠标的数值。DBUS数据以18个字节为一帧.
可以将接收机通过反相器,接给USB转TTL模块,然后接到PC上,开串口助手调成16进制显示看一下。
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一个典型的数据帧长下面这样
00 04 20 00 01 78 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
将其对应到官方给的手册上,很容易就可以理解数据帧的含义。
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以通道0的数值为例,将上面的数据帧的前两个字节写成二进制的形式,得到
0000 0000 0000 0010
按照规则,将第二个字节的后3位作为高八位,第一个字节整体作为低8位拼接起来,即可得到
010 0000 0000
这个二进制数转化成十进制后,得到的值恰好就是2的10次方,即1024。
通过同样的方式可以分离-拼接出所有的数据值,实际上我们的遥控器解码函数所作的也正是这个工作。
DMA接收&&解码示例
这里以官方开源代码为例来讲解遥控器接收+解码的过程。
https://github.com/RoboMaster/RoboRTS-Firmware
在dbus.c下面,我们可以看到官方的解码函数,其完成的工作包括——数据的分离和拼接;为了防止遥控器数据的零漂,设置了一个正负5的死区;数据溢出的处理
static void get_dr16_data(rc_device_t rc_dev, uint8_t *buff){ memcpy(&(rc_dev->last_rc_info), &rc_dev->rc_info, sizeof(struct rc_info)); rc_info_t rc = &rc_dev->rc_info; //satori:这里完成的是数据的分离和拼接,减去1024是为了让数据的中间值变为0 rc->ch1 = (buff[0] | buff[1] << 8) & 0x07FF; rc->ch1 -= 1024; rc->ch2 = (buff[1] >> 3 | buff[2] << 5) & 0x07FF; rc->ch2 -= 1024; rc->ch3 = (buff[2] >> 6 | buff[3] << 2 | buff[4] << 10) & 0x07FF; rc->ch3 -= 1024; rc->ch4 = (buff[4] >> 1 | buff[5] << 7) & 0x07FF; rc->ch4 -= 1024; //satori:防止数据零漂,设置正负5的死区 /* prevent remote control zero deviation */ if(rc->ch1 <= 5 && rc->ch1 >= -5) rc->ch1 = 0; if(rc->ch2 <= 5 && rc->ch2 >= -5) rc->ch2 = 0; if(rc->ch3 <= 5 && rc->ch3 >= -5) rc->ch3 = 0; if(rc->ch4 <= 5 && rc->ch4 >= -5) rc->ch4 = 0; rc->sw1 = ((buff[5] >> 4) & 0x000C) >> 2; rc->sw2 = (buff[5] >> 4) & 0x0003; //satori:防止数据溢出 if ((abs(rc->ch1) > 660) || \ (abs(rc->ch2) > 660) || \ (abs(rc->ch3) > 660) || \ (abs(rc->ch4) > 660)) { memset(rc, 0, sizeof(struct rc_info)); return ; } rc->mouse.x = buff[6] | (buff[7] << 8); // x axis rc->mouse.y = buff[8] | (buff[9] << 8); rc->mouse.z = buff[10] | (buff[11] << 8); rc->mouse.l = buff[12]; rc->mouse.r = buff[13]; rc->kb.key_code = buff[14] | buff[15] << 8; // key borad code rc->wheel = (buff[16] | buff[17] << 8) - 1024;}
找到对应的数据结构rc_info,其内容和手册上的内容完全一一对应,可以看到官方代码为了方便后续代码的编写,在键盘的数据处使用了联合体。
struct rc_info{ /* rocker channel information */ int16_t ch1; int16_t ch2; int16_t ch3; int16_t ch4; /* left and right lever information */ uint8_t sw1; uint8_t sw2; /* mouse movement and button information */ struct { int16_t x; int16_t y; int16_t z; uint8_t l; uint8_t r; } mouse; /* keyboard key information */ union { uint16_t key_code; struct { uint16_t W : 1; uint16_t S : 1; uint16_t A : 1; uint16_t D : 1; uint16_t SHIFT : 1; uint16_t CTRL : 1; uint16_t Q : 1; uint16_t E : 1; uint16_t R : 1; uint16_t F : 1; uint16_t G : 1; uint16_t Z : 1; uint16_t X : 1; uint16_t C : 1; uint16_t V : 1; uint16_t B : 1; } bit; } kb; int16_t wheel;};
关于遥控器数据的接收,我们可以直接去寻找解码函数在何处被调用,按照
get_dr16_data -> rc_device_date_update -> dr16_rx_data_by_uart -> dr16_rx_callback -> dr16_uart_rx_data_handle -> USART1_IRQHandler
可以发现其是在串口1的接收中断中被调用的,DMA初始化函数如下
void dr16_uart_init(void){ UART_Receive_DMA_No_IT(&huart1, dr16_uart_rx_buff, DR16_RX_BUFFER_SIZE); __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1, UART_IT_IDLE);}
接收处理函数如下
抛除一些HAL库为了驱动DMA进行的一些寄存器操作,其实我们可以看到整个DMA接收逻辑实际上还是很简单的,即通过dr16_uart_rx_buff这个数组存储DMA获取的数据,每次完成接收之后对接收数据的长度进行判断,如果确认了是18个字节则判定为合法数据,传入dr16_rx_callback进行下一步的处理。
虽然官方的代码为了各种目的进行了很多层的封装,但是实际上在dma接收处理函数中进行数据合法性的判断之后,已经可以直接将数据送入解码函数了。
uint32_t dr16_uart_rx_data_handle(UART_HandleTypeDef *huart){ if (__HAL_UART_GET_FLAG(huart, UART_FLAG_IDLE)) { /* clear idle it flag avoid idle interrupt all the time */ __HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(huart); /* clear DMA transfer complete flag */ __HAL_DMA_DISABLE(huart->hdmarx); /* handle dbus data dbus_buf from DMA */ if ((DR16_RX_BUFFER_SIZE - huart->hdmarx->Instance->NDTR) == DR16_DATA_LEN) { if (dr16_rx_callback != NULL) { dr16_rx_callback(dr16_uart_rx_buff, DR16_DATA_LEN); } if (dr16_forword_callback != NULL) { dr16_forword_callback(dr16_uart_rx_buff, DR16_DATA_LEN); } } /* restart dma transmission */ __HAL_DMA_SET_COUNTER(huart->hdmarx, DR16_RX_BUFFER_SIZE); __HAL_DMA_ENABLE(huart->hdmarx); } return 0;}
结语
那么本讲就到此为之了,实际上DR16&DT7遥控器套件接收是一个很容易的工作,需要注意的是由于机器人对于任务执行的实时性需求,一般不会采用耗时长,占用资源多的串口中断的方式进行接收,而是使用DMA方式进行接收。