自动驾驶卡丁车 — 控制板/FOC/刹车板 CAN 集成 Review 与计划

本文为本 session 的交付总览：以 控制板 DlaBoard_A 为核心，梳理它经 CAN 总线 与 FOC 驱动板 FOC_double 和 刹车板 DlaCart_v2.1 的对接，列出从工程化角度需要修改、完善、标准化的项，并给出实施计划。
范围内子项目：DlaBoard_A（控制板，可重构）、FOC_double（FOC，仅功能层对接）、 DlaCart_v2.1（刹车板，临时）。其余目录不在本 session。

日期：2026-05-31

1. 系统拓扑（实测代码梳理）

                          CAN1 总线 (经典帧, 1 Mbps)
  ┌─────────────┐  0x210 驱动请求 →   ┌──────────────┐
  │             │  ← 0x211 状态        │  FOC_double  │  双电机 FOC
  │             │                      │  (FDCAN, 经典帧) │  本地油门/RC 仅在无 CAN 时生效
  │ DlaBoard_A  │  0x220 刹车命令 →    ├──────────────┤
  │  控制板核心  │ ───────────────────→ │ DlaCart_v2.1 │  电动刹车 (脉冲驱动)
  │ (bxCAN hcan1)│                      │   刹车板      │
  │             │  0x64+id 转向伺服 ↔  ├──────────────┤
  │             │ ───────────────────→ │ 转向伺服电机   │  绝对位置闭环
  └─────┬───────┘                      └──────────────┘
        │ USART1 22B 二进制帧 (115200) ↔ Jetson Orin Nano (训练/跟随)
        │ USART2 VGUS 串口屏 (9600)        手动/遥控/训练/跟随、档位、速度档、电量、车速
        │ RC(TIM3) 油门踏板(ADC1) PRND(GPIOD) 刹车开关(PE2/PE3)

1.1 CAN ID 分配表（新建，原先无统一表）

ID	方向	含义	DLC	实现位置
`0x64 + node_id`	控制板 ↔ 伺服	转向伺服（使能/定位/反馈）	8	`servo_can.c` / 伺服固件
`0x210`	控制板 → FOC	驱动请求（油门‰/转向‰/flags/档位/seq/timeout）	8	`foc_can.c` → `bsp_can.c`
`0x211`	FOC → 控制板	状态（health/seq/双轮 rpm/echo/valid+gear）	8	`vehicle.c` → `foc_can.c`
`0x220`	控制板 → 刹车板	刹车命令（apply/seq/timeout/0x42 魔数）	8	`board_relays.c` → `DlaCart_v2.1/main.c`
`0x212` (建议新增)	FOC → 控制板	母线遥测（VBUS 电压 + 母线电流），用于屏显	8	待实现（见 §4.1）

2. 对接现状结论（已验证一致）

逐字节核对了三块板的收发代码，以下链路 协议层已对齐、可工作：

驱动链路 0x210：foc_can.c::FocCAN_SendDriveRequest() 的 8 字节布局与 FOC bsp_can.c::bsp_can_poll_rx() 解析 完全一致（油门 u16LE / 转向 s16LE / flags bit0=allow bit1=brake / gear 0N1F2R / seq / timeout_10ms）。
状态链路 0x211：FOC vehicle.c::vehicle_status_tx() 发送，控制板 FocCAN_OnRxFrame() 解析一致；车速显示已用 FOC 轮 rpm，轮速传感器作回退 （FocCAN_GetSpeed_01kmh()）。
刹车链路 0x220：控制板 Board_Relay_BrakeCylinder() 发送（apply / seq / timeout_10ms / 0x42）与刹车板 Brake_CAN_ApplyFrame() 校验（DLC≥4、data[3]==0x42、timeout=data[2]×10、apply=data[0].bit0）完全一致。
FOC 端仲裁：vehicle.c::vehicle_arbitrate() 已实现「CAN 新鲜帧优先、否则本地油门」，满足需求第 8 条。CAN 超时（默认 300ms）自动失效、800ms 无源撤防停机。

结论：核心驾驶 + 转向 + 状态回读链路工程上已经打通。本 session 的工作集中在「不一致 / 不工程化 / 文档过时」的修正，以及两个新功能（VBUS 屏显、采集按键）。

3. 需要修改 / 完善的项（按优先级）

P0 — 工程化正确性 / 一致性

Board_Relay_BrakeCylinder() 命名与归属误导
- 现状：函数名带 “Relay”、文件 board_relays.c 文档称「继电器占位」，但它 实际是向 0x220 发 CAN 帧给刹车板，与“本地继电器”毫无关系。
- 处理：拆出独立模块 brake_can.c/h（BrakeCAN_Send(apply)），board_relays.c 回归真正的本地继电器占位（MotorStop/Revert）。同步更新文档。
自动刹车未接入（仅链路测试） ⚠️ 需你确认（见 §5 Q1）
- 现状：dla_cart_loop.inc:171-175 明确「刹车板仅链路测试，0x220 只由 UART BRAKE 1/0/OFF 触发」。P 档 / 刹车开关 / 跟随刹车 / 撤防都不会驱动物理刹车板，只让 FOC foc_brake=1（电机停转）。
- 工程隐患：自动驾驶/跟随模式下上位机发 brake=1，车辆只松油门滑行，不会物理刹车。
- 处理：把刹车板纳入正式刹车仲裁（与 foc_brake 同源），保留 UART 测试旁路。
CAN 接收每轮只取一帧
- 现状：dla_cart_loop.inc:250 用 if 而非 while 排空 FIFO0，且只查 FIFO0。总线上同时有伺服回读 / 0x211 / （未来 0x212），高负载下可能丢帧 / 串口屏车速滞后。
- 处理：改 while 循环排空，分发给 Servo / Foc。
文档过时与缺口（详见 §3-文档）

P1 — 新功能（功能先做，屏地址后补）

VBUS 母线电压 + 母线电流屏显（需求第 6 条）
- 现状：FOC 有 g_vbus（电压）与每相 g_foc[i].ibus（母线电流估计），但 未经 CAN 上报； 0x211 帧 8 字节已满。
- 处理：FOC 新增 0x212 遥测帧（VBUS mV + 母线电流），控制板接收缓存，屏地址确定后写 Screen_SendData()。先做 CAN 管路 + 缓存，屏地址留 TODO。
采集按键与训练按键分离（需求第 7 条）⚠️ 需你确认（见 §5 Q2）
- 现状：采集功能寄生在「训练」模式（MODE_TRAINING，20ms 上报 TRAIN_TYPE_CTRL）。
- 目标：训练 = 上报行驶数据给 Jetson 做自动驾驶训练；采集 = 上报 IMU+速度+方向给 Jetson 做 SLAM。两者分开。
- 阻塞点：控制板 当前无 IMU（文档 §8 已移除 SPI IMU）。采集所需 IMU 数据来源需定。

P2 — 文档标准化

DlaBoard_A 文档补全/纠错
- 补 0x210/0x211 FOC 驱动+状态协议章节（现仅有伺服 CAN）。
- 补 0x220 刹车板协议 + 与 DlaCart_v2.1 的接线/收发约定。
- 新增 CAN ID 分配总表（本文 §1.1）。
- 改：文档引用的是旧 ../DlaCart（F103），应指向 DlaCart_v2.1。
- 改：foc_can.h 注释「FOC2 尚未正式上行」已过时（FOC 现已周期发 0x211）。
- 改：board_relays 文档「占位」描述（见 P0-1）。
三板统一的《CAN 接口规范》单文档，作为对接唯一真源（control/FOC/brake 共用）。

4. 建议的新增 CAN 帧定义（待你确认即可落地）

4.1 `0x212` FOC → 控制板母线遥测（DLC=8）

字节	字段	类型	说明
[0:1]	vbus_mV	u16 LE	母线电压，毫伏（如 38000 = 38.0 V）
[2:3]	ibus_cA	s16 LE	母线总电流，厘安（10 mA/LSB，±327 A 量程；双电机 ibus 求和）
[4]	seq	u8	心跳计数
[5:7]	rsvd	—	预留（可放温度/故障字）

控制板侧：新增缓存 + FocCAN_GetVbus_mV()/GetIbus_cA()；屏地址确定后周期写屏。

5. 需要你确认的问题（实施前）

Q1 自动刹车策略：刹车板是否纳入正式刹车（P 档 / 刹车开关 / 跟随 brake / 撤防都驱动 0x220）？还是维持「仅 UART 测试」？
Q2 采集 IMU 来源：控制板已无 IMU。采集功能的 IMU 数据从哪来？（重新加板载 IMU / IMU 在 Jetson 侧、控制板只发速度方向 / IMU 在 FOC 经 CAN / 暂缓）
Q3 VBUS 遥测：是否按 §4.1 的 0x212 方案先把 CAN 管路与缓存做好（屏地址你后补）？

6. 实施进展（2026-06-01）

决策：Q1=纳入正式刹车、Q3=按 0x212 做；屏地址已补（VBUS 电压 0x05EC、电流 0x05F0、采集模式键值 0x0020）。

#	项	状态	说明
1	重构刹车 `brake_can.c/h`	✅ 完成	`board_relays.c` 复位为本地继电器占位；`foc_can`/CLI 改调 `BrakeCAN_Send`；已加入 `subdir.mk`。
2	接入正式自动刹车	✅ 完成	`foc_brake` 统一「跟随brake / 刹车开关PE2-PE3 / P档 / 撤防」，FOC(0x210)与刹车板(0x220)同源；UART 测试期间 `FocCAN_BrakeTestActive` 让位。
3	CAN RX 排空健壮化	✅ 完成	主循环 `if`→`while` 排空 FIFO0 逐帧分发。
4	VBUS 遥测 0x212 + 屏显	✅ 完成	FOC `bsp_can_send_telemetry`+`vehicle_telem_tx`(10Hz)；控制板缓存 + `GetVbus_mV/GetIbus_cA`；屏写电压→`0x05EC`、电流→`0x05F0`，已接通。
5	采集/训练分离	🟡 结构完成，IMU 待补	新增 `MODE_COLLECT`(屏键 `0x0020`)：行为同训练(伺服不使能、读转向角、可驾驶)，20ms 上报 `TYPE_COLLECT`(0x07) 帧给 Jetson 做 SLAM，与训练 `TYPE_CTRL`(0x01) 分流。IMU 字段未带(见下)。
6	文档标准化	✅ 完成	新建 `01_CAN接口规范_CN.md`（唯一真源）；主文档补 CAN 概览/模块表/模式键值/VBUS 地址/采集说明/§8 IMU；纠正过时注释。

编译核对：改动文件经 CubeIDE 自带 GCC -fsyntax-only 全部通过（控制板 F407 / FOC G473）。未动 FOC 底层算法，仅功能层对接。

硬件联调记录（2026-06-01）

烧录：FOC(G473) 走 STLINK；控制板(F407) STLINK 损坏，走 Debug/ISP.py（DTR/RTS 自动进 bootloader）@ COM10（CH340）。诊断工具：Debug/cli_test.py、Debug/drive_test.py （经控制板 CLI 的 ST?/IMU?/FOC D 等）。

全链路硬件验证通过（悬空轮台架）：

IMU LSM6DSVETR：IMU? → ok=1 who=0x70，6 轴数据合理（Z≈1g）。
控制板→FOC 驱动(0x210)：FOC D 15 → 双电机起转 health=0x73(两路 run)、 rpm≈277..533、echo=0x01(allow=1,brake=0)、valid=1、gear=1。
FOC→控制板状态(0x211)+遥测(0x212)：VBUS≈31.7V，空载 I=0、驱动时 I≈1.78A。
控制板→刹车板(0x220)：BRAKE 1/0 → 刹车板 RAM g_brake_apply_cmd 1/0 跟随；修复后刹车板 rx≈11帧/s、bad=0、不再抖动。
油门 ADC = IN8（MX_ADC1_Init 与 board_battery.c 均用 CHANNEL_8，与接线一致；文档旧述 IN9 作废）。整车使能 PD10 ven=1。
手动模式：踏板(IN8)油门，D 档前进 / R 档倒车，正反转均 OK。
遥控模式：RC 转向=CH3(PC8)、油门摇杆=CH4(PC9)；轮子与转向均 OK （RC 捕获逻辑/标定无误，文档通道号 CH1/CH2→CH3/CH4 已改正）。
FOC 健康自检：误判"故障"实为 2Hz 正常心跳；SWD 直读 g_foc[].mode/fault、g_veh.state 均 IDLE/0，无闩锁故障。

联调发现并修复的 3 个真实 bug：

FOC main.c MX_FDCAN1_Init：StdFiltersNbr=0（→ 改 1）。标准过滤器元素未分配， bsp_can 的 0x210 接收过滤器不生效 + 全局 REJECT → FOC 丢弃所有收帧（只发不收，控制板 health=0x30/rx 不增）。G4 的 RX FIFO 固定可用，只需过滤器数≥1。
控制板 dla_cart_app.c Board_VehicleEnableRead：锁存翻转(点动)语义（→ 改去抖电平）。保持型使能开关上电即闭合时无"按下边沿"→ 永不使能（ven=0/echo=0x02）。改电平后接通即使能。
刹车板 DlaCart_v2.1/main.c SYS_RUNNING：HAL_Delay(500)×2（→ 改非阻塞 LED 翻转）。主循环被 LED 闪烁卡死 1 秒/轮 → Brake_CAN_Task 每秒才跑一次 → CAN FIFO 溢出（每秒仅收 3 帧）+ 超时判断滞后 → 继电器 ~1Hz「超时→复位→re-pulse」抖动。修复后 11 帧/s、稳定。

台架诊断工具（保留）： 控制板 CLI 新增 ST?(FOC状态/VBUS) IMU? BRK?(刹车仲裁输入)； Debug/cli_test.py、Debug/drive_test.py；刹车板经 STLINK hotplug 读 0x200003C0 起的诊断变量。烧录：FOC/刹车走 STLINK，控制板走 Debug/ISP.py <COM> <hex>。

#5 采集功能：已完成与剩余

已完成（结构分离）：采集模式 MODE_COLLECT(屏键 0x0020)从训练彻底分出，独立 TYPE_COLLECT(0x07) 上报流，携带速度/方向(转向角)/档位/刹车等基础行驶数据。

剩余（IMU，需你确认）：

IMU 数据源/驱动：代码核实控制板 main.c 仅有 MX_SPI1_Init()+片选 PA4（硬件就绪）， 应用层无 IMU 读取代码。确认型号/接线后新增 imu_spi.c/h 主循环定周期读取。
帧加长：当前 22 字节帧 [18:19] 仅 2 字节预留，容不下 IMU（加速度+陀螺≥12 字节）。需与 Jetson 约定加长后的 TYPE_COLLECT 帧布局，再把 IMU 填入。

→ 给定 IMU 型号 + Jetson 帧格式后即可补齐这两步。全程不动 FOC 底层，控制板按需重构。

附：关键源码索引

关注点	文件:行
控制板主循环编排	`DlaBoard_A/Core/Src/dla_cart_loop.inc`
FOC 驱动请求发送	`DlaBoard_A/Core/Src/foc_can.c:323`
刹车 CAN 发送（误名）	`DlaBoard_A/Core/Src/board_relays.c:19`
FOC 端 CAN 收发	`FOC_double/Bsp/Src/bsp_can.c`
FOC 端输入仲裁	`FOC_double/App/Src/vehicle.c:129`
FOC VBUS/母线电流	`FOC_double/Bsp/Src/bsp_vbus.c`、`Foc/Src/foc_core.c:150`
刹车板 CAN 解析	`DlaCart_v2.1/Core/Src/main.c:222`
屏地址/键值定义	`DlaBoard_A/Core/Inc/screen.h`
Jetson 帧协议	`DlaBoard_A/Core/Inc/train_uart.h`

自动驾驶卡丁车 — 控制板/FOC/刹车板 CAN 集成 Review 与计划 ​

1. 系统拓扑（实测代码梳理） ​

1.1 CAN ID 分配表（新建，原先无统一表） ​

2. 对接现状结论（已验证一致） ​

3. 需要修改 / 完善的项（按优先级） ​

P0 — 工程化正确性 / 一致性 ​

P1 — 新功能（功能先做，屏地址后补） ​

P2 — 文档标准化 ​

4. 建议的新增 CAN 帧定义（待你确认即可落地） ​

4.1 0x212 FOC → 控制板 母线遥测（DLC=8） ​

5. 需要你确认的问题（实施前） ​

6. 实施进展（2026-06-01） ​

硬件联调记录（2026-06-01） ​

#5 采集功能：已完成与剩余 ​

附：关键源码索引 ​