 LSMushui
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fix(bmi088): 数据路停摆的自恢复(任务上下文健康检查)
现场遥测(zo/ck 字段生效,说明新固件在跑):
yaw -18.13 -> -18.61 / 0.7s , pitch/roll/an 全部纹丝不动
ca=832 cg=1032 —— **8 行完全一致,采样计数停止增长**
zo=-0.0009 ck=1 (零偏标定正常) , gx/gy/gz 也恒定
## 判定
ca/cg 不增长 = SPI 完成回调不再产生样本,IMU 数据已冻结在最后一个样本上。
此时 yaw 的"匀速自漂"只是 EKF 在忠实积分冻结值:
gz - zo = -0.0117 - (-0.0009) = -0.0108 rad/s ≈ 观测 -0.0119 rad/s
所以姿态算法本身是对的,问题全在数据路。上一轮加的 z 标定健壮性生效了
(zo 从 0.067 降到 0.0009,ck=1),但数据路仍会停摆。
## 为什么必须放在任务上下文
停摆只有两类原因,而**中断回调里的兜底两类都救不了**:
a) hspi1 卡在 BUSY(某次 SPI/DMA 出错后 HAL 没回到 READY):
start_dma_read() 的 HAL_SPI_GetState 检查让每次调用都直接返回;
b) BMI088 的 DRDY 是电平型信号:某次失败/被挡掉的读没把传感器的数据
寄存器读走,INT 电平就保持住,之后既无下降沿也无上升沿 ——
EXTI 永不触发,写在 EXTI 回调里的任何兜底都不会执行。
故新增 bmi088_health_check(),由 attitude_update() 每 1ms 调用:采样计数
超过 BMI088_STALL_MS(5ms)没增长即判停摆,执行
关 EXTI -> 复位 read_phase/片选 -> SPI 卡住则 abort,仍不 READY 就
DeInit+Init(hspi1.Init 里仍是模式3/16分频,不会被改回)
-> 清 EXTI 挂起标志 -> 阻塞读一次加速度+陀螺(顺带清传感器 DRDY 电平)
-> 重新使能 EXTI
若中断路始终修不好,则退化为每 5ms 补读一次(约 200Hz)的轮询保底。因为
dt 固定 1ms、1kHz 调用,1 秒内积分出的总转角仍然正确(保持值×0.001×1000),
只是运动解析粒度变粗 —— 用于排障足够,正式使用应查清停摆根源。
## 附带
- 实现 HAL_SPI_ErrorCallback(HAL 里是 __weak):此前完全没实现,SPI/DMA
出错后相位与片选无人复位;现在复位相位/片选并累加 bmi088_spi_errors。
- 新增 bmi088_spi_state() 暴露 HAL_SPI_GetState,debug_task 追加
se=<SPI错误数> st=<SPI状态,1=READY>。若 st 长期非 1 即命中原因 (a);
若 st 恒为 1 而 ca/cg 不涨,即命中原因 (b)。
- 已静态核对 DMA 流分配无冲突:SPI1 RX/TX = DMA2_Stream2/3 ch3,
USART1 = Stream5/7, USART6 = Stream1/6, USART3_RX = DMA1_S1,
I2C2_TX = DMA1_S7,互不重叠。
两个工程同步修改,内容一致。
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2026-09-12 11:32:42 +08:00 |
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LSMushui
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9fc1575615
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fix(ins/bmi088): 修复 yaw 匀速自漂(零偏标定被污染)与 IMU 数据冻结隐患
现场数据(yaw 以恒定角速度自漂,陀螺却不响应板子移动):
yaw=-213.09 -> -223.10,2.60s 内 -10.01° => -3.8500 °/s = -0.06720 rad/s
同窗口 gn = 0.017 rad/s = 0.9740 °/s 比值 3.95
an=9.80 恒定、pitch/roll 基本不动、cvg=1、imu=1
## 根因一:gyro_z_offset 被运动样本污染(本次主因)
gn 打印的是 bmi088_gyro[] 原始模长(未减零偏),而实际进滤波器的是
gyro_z = gz - gyro_z_offset。漂移率 0.0672 rad/s 比原始 |gyro| 0.017
还大近 4 倍,只可能是 gyro_z_offset 本身是个约 +0.067 rad/s 的假零偏。
ins_init() 原来直接对前 1000 个样本取均值:上电瞬间 BMI088 的 SPI DMA
路刚起步,且车体常正被摆弄,运动样本一旦混进窗口,零偏就被标歪 ——
之后 yaw 便以该常值匀速自漂,与陀螺真实输出无关。
修: ins.c 的 z 标定改为
- 先等采样路稳定(INS_Z_CAL_SETTLE_MS=50ms)
- 单样本 |gyro| > 0.35rad/s(20°/s)视为无效,静止时不该出现
- 一轮有效样本占比 <90% 视为"上电时车体在动",整轮作废重测,最多 3 轮
- 单轮取 0.5s:LED_Task 的 IWDG 上电宽限期只有 5s,而 IMU_Task 在
attitude_init() 期间不刷心跳,整个初始化必须留在 5s 内,可靠性靠
"整轮重测"而非拉长单轮(3 轮最坏 1.55s,仅比原来 1s 略长)
- 多轮都不静则用最后一轮均值并置 ins_z_cal_ok=0
## 根因二(顺带修):EXTI 触发沿与传感器/文档不符
bmi088.c 文件头与 bmi088.h 都写"数据就绪下降沿触发",legacy 用的也是
EXTI_Trigger_Falling,但 CubeMX 生成的 gpio.c 配的是 GPIO_MODE_IT_RISING
—— 会落在数据就绪电平的恢复沿上,采样时序整体错位。已改为
GPIO_MODE_IT_FALLING,并在 .ioc 里补 GPIO_ModeDefaultEXTI=GPIO_MODE_IT_FALLING
(否则重新生成工程又会被改回 RISING)。
## 根因三(隐患):数据路可静默冻结
start_dma_read 里 read_phase 先置位、片选先拉低,之后若
HAL_SPI_TransmitReceive_DMA 启动失败就直接返回,完成回调永不到来,
read_phase 永久卡在非 NONE:此后每个数据就绪中断都被
if (read_phase == NONE) 挡掉,数据冻结在最后一个样本,而 bmi088_online
仍是 1、an/gn 看着还挺正常。修:失败则释放片选并回滚 read_phase;
另在 EXTI 回调加 20ms 超时兜底(一次 SPI 读远小于 1ms),回调丢失时
强行复位,保证能自恢复。
## 遥测:让这类问题一眼可见
bmi088.c 增加 bmi088_accel_cnt / bmi088_gyro_cnt(解析成功后自增),
ins.c 暴露 ins_gyro_z_offset / ins_z_cal_ok,debug_task 输出扩展为
yaw= pitch= roll= cvg= rdy= imu= an= gn= gx= gy= gz= zo= ck= ca= cg=
其中 ca/cg 是否增长是判断"数据是否还在更新"的唯一可靠依据(数值冻结时
它们不涨);zo 与 gz 量级对比可直接看出零偏是否被标歪。新增
DEBUG_ATT_DIAG 开关(置 0 去掉这些排障字段)。
两个工程同步修改,内容一致。
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2026-09-12 11:27:42 +08:00 |
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