160 lines
5.7 KiB
C
160 lines
5.7 KiB
C
/* =============================================================================
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* shoot_detect_task.h - 摩擦轮电流/电压波动发射检测
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*
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* 检测原理:
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* 当弹丸被挤压通过两高速旋转的摩擦轮(M3508)瞬间, 机械负荷剧增,
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* 导致左右摩擦轮电机的转矩电流/控制输出在 5~15ms 内产生极其显著的脉冲尖峰。
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* 算法利用自适应基线(一阶低通滤波)估计空载电流, 实时计算瞬时突变量:
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* ΔI = |I_current| - I_baseline
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* 当 ΔI 超过突变阈值, 且摩擦轮处于正常高转速状态时, 触发单发判定。
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* 引入防抖不应期(Cooldown), 杜绝单发弹丸通过过程中的重复计数。
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* ========================================================================== */
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#ifndef SHOOT_DETECT_TASK_H
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#define SHOOT_DETECT_TASK_H
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#include <stdint.h>
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#include <stdbool.h>
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#ifdef __cplusplus
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extern "C" {
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#endif
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/* ============================ 默认参数配置 ============================ */
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/* 电流突变触发阈值(A):
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* M3508 空载稳态电流通常在 0.5A~1.5A 左右, 弹丸挤压通过时瞬时电流常达 3.5A~7A+。
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* 建议突变量阈值设为 1.8A ~ 2.5A, 既能灵敏捕捉发弹, 又能避开空载抖动。 */
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#ifndef SHOOT_DETECT_CURRENT_THRESHOLD_A
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#define SHOOT_DETECT_CURRENT_THRESHOLD_A 2.0f
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#endif
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/* 摩擦轮启动加速稳定等待时间(ms):
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* 开启摩擦轮后等待电机从 0 加速到 5500 RPM 并平稳进入空载稳态的时间,
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* 期间处于 SPINUP 状态, 屏蔽加速满幅电流, 严防误触发 */
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#ifndef SHOOT_DETECT_SPINUP_TIMEOUT_MS
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#define SHOOT_DETECT_SPINUP_TIMEOUT_MS 500
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#endif
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/* 摩擦轮有效工作最低转速(RPM): 默认 4500 RPM(接近 5500 稳态转速) */
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#ifndef SHOOT_DETECT_SPEED_MIN_RPM
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#define SHOOT_DETECT_SPEED_MIN_RPM 4500.0f
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#endif
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/* 发射防抖不应期(ms):
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* 单发弹丸通过摩擦轮通常持续 5~15ms, 设为 35ms 可确保同一发只计一次,
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* 同时支持最高 25发/秒 的高射频(周期 40ms) */
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#ifndef SHOOT_DETECT_COOLDOWN_MS
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#define SHOOT_DETECT_COOLDOWN_MS 35
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#endif
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/* 空载基线平滑系数(0.0 ~ 1.0): 用于自适应跟踪温度和磨损带来的稳态电流漂移 */
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#ifndef SHOOT_DETECT_BASELINE_ALPHA
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#define SHOOT_DETECT_BASELINE_ALPHA 0.05f
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#endif
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/* ============================ 状态枚举 ============================ */
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typedef enum
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{
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SHOOT_DETECT_STATE_STOPPED = 0, // 摩擦轮未启动: 检测器休眠/禁用, 不进行任何检测
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SHOOT_DETECT_STATE_SPINUP, // 摩擦轮起转加速中: 等待转速达到工作点并稳定
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SHOOT_DETECT_STATE_ACTIVE, // 摩擦轮已启动且稳态运行: 发射检测正式就绪激活
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} shoot_detect_state_e;
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/* ============================ 数据结构 ============================ */
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typedef struct
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{
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/* 运行状态 */
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shoot_detect_state_e state; // 当前状态(STOPPED / SPINUP / ACTIVE)
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uint8_t is_ready; // 摩擦轮是否已完全启动并就绪(1=ACTIVE)
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uint32_t spinup_start_tick; // 摩擦轮启动时刻(HAL_GetTick)
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/* 发射统计 */
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uint32_t shoot_count; // 累计发射弹丸总数
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volatile uint8_t fired_pulse; // 单发脉冲标志(读取后自动清除或通过 API 清除)
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float shoot_freq_hz; // 瞬时估算射频(Hz)
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uint32_t last_shoot_tick; // 上次发射时间戳(HAL_GetTick)
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/* 瞬时信号与基线(A) */
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float current_l; // 左摩擦轮当前绝对电流
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float current_r; // 右摩擦轮当前绝对电流
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float baseline_l; // 左摩擦轮空载基线电流
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float baseline_r; // 右摩擦轮空载基线电流
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float delta_l; // 左摩擦轮电流突变量
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float delta_r; // 右摩擦轮电流突变量
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float delta_max; // 左右轮最大突变量
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/* 配置阈值 */
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float threshold_a; // 触发阈值(A)
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uint32_t cooldown_ms; // 防抖不应期(ms)
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float speed_min_rpm; // 最低有效转速(RPM)
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uint32_t spinup_timeout_ms; // 起转稳定时间(ms)
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} shoot_detect_t;
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/* ============================ 接口函数 ============================ */
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/**
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* @brief 初始化发射检测模块
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*/
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void shoot_detect_init(void);
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/**
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* @brief 发射检测核心周期更新函数(推荐在 2ms shoot_task 中调用)
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*/
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void shoot_detect_update(void);
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/**
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* @brief 查询摩擦轮是否已启动并处于就绪检测状态
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* @retval 1: 摩擦轮已启动且稳态运行, 检测器就绪
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* 0: 摩擦轮未启动或正在加速启动中
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*/
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uint8_t shoot_detect_is_ready(void);
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/**
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* @brief 获取当前检测器状态(STOPPED/SPINUP/ACTIVE)
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*/
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shoot_detect_state_e shoot_detect_get_state(void);
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/**
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* @brief 查询是否有新的一发弹丸发射(单发脉冲)
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* @retval 1: 检测到新发射(读取后内部自动清除标志)
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* 0: 无新发射
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*/
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uint8_t shoot_detect_has_fired(void);
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/**
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* @brief 获取累计发射总发数
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* @retval 累计发射数量
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*/
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uint32_t shoot_detect_get_count(void);
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/**
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* @brief 清零发射总发数计数器
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*/
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void shoot_detect_clear_count(void);
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/**
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* @brief 获取当前瞬时射频(Hz)
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* @retval 射频
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*/
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float shoot_detect_get_freq(void);
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/**
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* @brief 获取完整检测器状态结构体指针(供调试和上位机打印)
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*/
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const shoot_detect_t * shoot_detect_get_data(void);
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/**
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* @brief 动态设置检测电流阈值(A)
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*/
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void shoot_detect_set_threshold(float threshold_a);
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/**
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* @brief 可选独立 FreeRTOS 任务实现(若用户希望作为单独任务运行)
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*/
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void shoot_detect_task(void const * argument);
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#ifdef __cplusplus
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|
}
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|
#endif
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|
|
#endif /* SHOOT_DETECT_TASK_H */
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