RT-Thread-基于 RT-Thread 的 RoboMaster 电控框架（二）RT-Thread问答社区

基于 RT-Thread 的 RoboMaster 电控框架（二）

发布于 2023-09-18 20:50:53 浏览：546 订阅该版

[tocm]

# 基于 RT-Thread 的 RoboMaster 电控框架（二）

*由于 RT-Thread 稳定高效的内核，丰富的文档教程，积极活跃的社区氛围，以及设备驱动框架、Kconfig、Scons、日志系统、海量的软件包......很难不选择 RT-Thread 进行项目开发。但也正是因为这些优点的覆盖面较广，很多初学者会觉得无从下手，但只要步入 RT-Thread 的大门，你就发现她的美好。这系列文档将作为本人基于 RT-Thread 开发 RoboMaster 电控框架的记录与分享，希望能帮助到更多初识 RT-Thread 的小伙伴，也欢迎大家交流分享，指正不足，共同进步。*

## 背景

使用的开发板为大疆的 RoboMaster-C 型开发板，基础工程为 rt-thread>bsp>stm32f407-robomaster-c

## ist8310磁力计模块开发

ist8310 为 robomaster-c 开发板上集成的三轴磁力计，使用 I2C 通讯，驱动主要参考 [Firmament Autopilot Embedded System](https://github.com/Firmament-Autopilot/FMT-Firmware) 该飞控开源项目中的驱动程序在此基础上进行调整。

### 添加 I2C 读写 API

首先将飞控程序中针对 RT-Thread 的 I2C 设备驱动封装的 I2C 读写函数借鉴过来：

```c
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 设备驱动使用的是软件 I2C，于是进入到 menuconfig 中对 I2C 引脚进行配置：

```
/* Notice: PA8 --> 8; PC9 --> 41 */
#define BSP_I2C1_SCL_PIN 8
#define BSP_I2C1_SDA_PIN 41
```

### IST8310 驱动

主要就是先对 IST8310 进行初始化，设置相关采样参数，之后就可以读取磁力计的信息了

```c
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 i`st8310_user_calibrate` 和 `ist8310_rotate_to_frd` 为预留的虚函数，用户可根据校准及转化需求，自行定义实现。

```c
__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);
```

### 抽象设备

为提高程序的模块化，选用不同传感器时的灵活性，将 ist8310 抽象为 mag 一类设备，抽象出 mag_init 和 mag_read 两个操作方法。

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

项目选用不同的磁力计传感器时，对接这两个接口即可，以 ist8310 为例：

```c
/**
 * @brief 调用此函数初始化 ist8310
 *
 * @param i2c_bus_name ist8310 所挂载的总线名称
 *
 * @return RT_EOK
 */
static rt_err_t drv_ist8310_init(const char* i2c_bus_name);

/**
 * @brief 调用此函数读取 ist8310 数据
 *
 * @param data[3] 存储读取数据的数组
 *
 * @return 读取成功 RT_EOK ; 读取失败 -RT_ERROR
 */
static rt_err_t ist8310_read(float data[3]);

struct mag_ops mag = {
    .mag_init = drv_ist8310_init,
    .mag_read = ist8310_read,
};
```

应用层需要使用磁力计时，调用 mag_ops 中的操作方法即可：

```c
static float read_data[3];
mag.mag_init("i2c1");      // 初始化 mag 设备
mag.mag_read(read_data);  // 将设备数据读取到 read_data 中
```

到此就可以方便的使用磁力计模块啦

仓库地址放这里了 [HNU_RM_SHARK_C ](https://github.com/Z8MAN8/HNU_RM_SHARK_C) ，觉得不错可以点个 Star ！

感谢阿木实验室开源的基于 RT-Thread 的飞控程序！

## 存在问题及优化方向

1. 目前为了提高性能，mag设备的注册对接形式是比较简陋的。
1. 后续考虑能不能也优化为，read，write，control 等形式。