refactor: 重构架构并整理仓库
This commit is contained in:
Horldsence
@@ -0,0 +1,27 @@
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[package]
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name = "spin"
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description = "Chassis and single-motor hardware bench tool"
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version.workspace = true
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edition.workspace = true
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rust-version.workspace = true
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license.workspace = true
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[lints]
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workspace = true
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[dependencies]
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bench = { workspace = true }
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motor = { workspace = true }
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esc-bus = { workspace = true }
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experiment = { workspace = true }
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motor-control = { workspace = true }
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mecanum = { workspace = true }
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slcan = { workspace = true }
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socketcan = { workspace = true }
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tokio = { workspace = true }
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clap = { workspace = true }
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tracing = { workspace = true }
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tracing-subscriber = { workspace = true }
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[dev-dependencies]
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tokio = { workspace = true, features = ["test-util"] }
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@@ -0,0 +1,722 @@
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mod chassis {
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//! 实车台架工具：让**四个轮子同时**以固定**转子**转速旋转（默认 500 rpm）。
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//!
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//! ```sh
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//! # T153 板载 CANable2（slcan 固件）→ /dev/ttyACM0，四轮 500 rpm 转子，缓升 1s 保持 10s
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//! cargo run --release -p chassis-bench --bin chassis-spin -- \
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//! --device /dev/ttyACM0 --rpm 500
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//!
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//! # 只验证链路与反馈，不发任何非零电流（接线排查用）
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//! cargo run --release -p chassis-bench --bin chassis-spin -- --device /dev/ttyACM0 --dry-run
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//! ```
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//!
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//! # 抽象边界
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//!
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//! 本工具是**组合根**：`dji-esc-slcan`（链路桥接）→ `dji-esc`（C620 协议 +
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//! 速度环）→ `motor-core`（`VelocityDrive` / `MotorFeedback` / `Disable` 能力
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//! trait）。激励场景与安全包络来自同 crate 的 `chassis-bench` 库，与
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//! `chassis-tune` 的真机后端**共用同一套实现**。
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//!
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//! # 命令租约（重要）
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//!
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//! `EscBus` 的命令是**租约**：`command_timeout`（默认 50ms）内没有重新下发命令，
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//! 驱动会强制 0 电流。所以控制循环必须**逐拍重发**同一个设定值——本工具在 1kHz
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//! 节拍里重发（与 `chassisd` 的控制循环一致）。只在开头下发一次是**不行的**。
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//!
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//! # 安全
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//!
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//! 轮子必须架空或整车固定，急停可及。默认低限流、有限时长、ctrl-c 任意时刻
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//! 安全停机（先 0 电流再关总线）；未收到全部反馈前绝不下发速度。
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use std::process::ExitCode;
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use std::time::Duration;
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use bench::{SafetyEnvelope, SafetyMonitor};
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use clap::{Parser, ValueEnum};
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use esc_bus::{BusOptions, EscBus, EscBusHandle, EscConfig, EscMotor};
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use experiment::Scenario;
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use motor::{Disable, MotorFeedback, VelocityDrive};
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use motor_control::{MotorPolicy, VelocityGains};
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use slcan::{CanSpeed, SlcanOptions, open_link_with};
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use tokio::time::{Instant, MissedTickBehavior, interval, sleep};
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/// 稳态判据：平均转子转速与目标的相对误差上限。
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const TOLERANCE: f32 = 0.05;
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/// 状态打印周期。
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const REPORT_PERIOD: Duration = Duration::from_millis(200);
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/// 反馈新鲜度阈值：`feedback_age` 超过它即视为该电调掉线。
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const FRESH: Duration = Duration::from_millis(100);
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/// 过速需要持续这么久才判定为失控并停机（避免单帧噪声误触发）。
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const OVERSPEED_GRACE: Duration = Duration::from_millis(60);
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/// 控制节拍（C620 期望 1kHz 命令）。
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const CONTROL_PERIOD: Duration = Duration::from_millis(1);
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/// 四轮默认名（顺序固定 FL、FR、RL、RR）。
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const WHEEL_NAMES: [&str; 4] = ["front_left", "front_right", "rear_left", "rear_right"];
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#[derive(Debug, Parser)]
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#[command(name = "chassis-spin", version, about = "台架：四轮同时旋转（默认 500 rpm 转子）")]
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struct Args {
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||||
/// slcan 串口设备（T153 板载 CANable2 为 /dev/ttyACM0）。
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#[arg(long, default_value = "/dev/ttyACM0")]
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||||
device: String,
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||||
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||||
/// 串口波特率（CDC ACM 一般忽略；CH340 类适配器需与固件一致）。
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#[arg(long, default_value_t = 2_000_000)]
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||||
serial_baud: u32,
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||||
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||||
/// 串口超时（毫秒）。读写共用：`serial` 的 `TTYPort::write` 也按它 poll(POLLOUT)。
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#[arg(long, default_value_t = 50)]
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||||
serial_timeout_ms: u64,
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||||
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||||
/// CAN 波特率档位（C620 标准 = 1Mbps）。
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#[arg(long, value_enum, default_value_t = CanSpeedArg::M1)]
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||||
can_speed: CanSpeedArg,
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||||
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||||
/// 电调 ID 列表，顺序 = FL、FR、RL、RR。
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#[arg(long, value_delimiter = ',', default_value = "1,2,3,4")]
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||||
esc_ids: Vec<u8>,
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||||
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||||
/// 各轮安装方向 ±1（默认左右镜像 → 四轮物理同向）。
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#[arg(
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long,
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||||
value_delimiter = ',',
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allow_hyphen_values = true,
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||||
default_value = "1,-1,1,-1"
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)]
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directions: Vec<f32>,
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||||
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||||
/// 目标**转子**转速（rpm）；轮端 = 转子 ÷ 减速比。
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#[arg(long, default_value_t = 500.0)]
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||||
rpm: f32,
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||||
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||||
/// 减速比（转子 : 输出轴，GM3508 ≈ 19.203）。
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#[arg(long, default_value_t = 19.203)]
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||||
gear_ratio: f32,
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||||
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||||
/// 电流限幅（raw，C620 满量程 16384）。
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||||
///
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||||
/// 默认 1500 raw（≈1.8A）：要越过静摩擦（实测约 400~600 raw）且留出整定余量。
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||||
/// 上限同时也是 PID 抗饱和的钳位点——**必须贴近实际所需电流**，
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||||
/// 否则积分会在堵转期间积累，一旦起动就冲过头。
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||||
#[arg(long, default_value_t = 1500)]
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||||
current_limit: i16,
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||||
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||||
/// 缓升时间：0 → 目标转速（毫秒）。
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||||
///
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||||
/// 默认 3000：空载 GM3508 的静摩擦需要约 400~600 raw 才能起动（stick-slip），
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||||
/// 缓升让积分在起动前平滑建立，避免"先憋住、一动就飞"。
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||||
#[arg(long, default_value_t = 3000)]
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||||
ramp_ms: u64,
|
||||
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||||
/// 目标转速保持时长（秒）。
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||||
#[arg(long, default_value_t = 10.0)]
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||||
hold_secs: f32,
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||||
/// 等待全部电调反馈的超时（毫秒）。
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||||
#[arg(long, default_value_t = 3000)]
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||||
startup_timeout_ms: u64,
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||||
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/// 只验证链路与反馈，不发出任何非零电流。
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#[arg(long)]
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dry_run: bool,
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||||
/// 允许缺失部分电调：仅驱动有反馈的电调继续测试（默认要求四个电调全部在线）。
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#[arg(long)]
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||||
allow_partial: bool,
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||||
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||||
/// 速度环 kp（raw/rpm）。
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||||
///
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||||
/// 空载台架默认 2.0：被控对象近似积分器（≈12 rpm/s per raw），
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||||
/// 高 kp（如 8~18）会因反馈延迟震荡；低 kp 配合大 ki 才稳。
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#[arg(long, default_value_t = 2.0)]
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||||
kp: f32,
|
||||
/// 速度环 ki（raw/(rpm·s)）。
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||||
///
|
||||
/// 空载台架默认 10：静摩擦需要积分项缓慢"顶"到起动电流，ki 太小会长期
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/// 停在 300~400 rpm 达不到目标；抗饱和由 `current_limit` 钳位兜底，
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||||
/// 所以大 ki 不会跑飞。
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#[arg(long, default_value_t = 10.0)]
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||||
ki: f32,
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||||
/// 速度环 kd。
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||||
#[arg(long, default_value_t = 0.0)]
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||||
kd: f32,
|
||||
/// 速度前馈（raw/rpm）。
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||||
///
|
||||
/// **空载台架默认 0**：轮子架空时维持转速只需要克服摩擦的极小电流，
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/// 任何接近 1/K（GM3508 空载 K ≈ 0.57 rpm/raw → 1/K ≈ 1.77）的前馈都会把
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||||
/// 空载轮子直接推到最高转速。只有带载工况才需要正前馈。
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||||
#[arg(long, default_value_t = 0.0)]
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||||
feedforward: f32,
|
||||
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||||
/// 过速保护上限（rpm）：任一参与测试的电调超过它即立即停机。
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||||
/// 默认 = 目标 × 2 + 200。
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||||
#[arg(long)]
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||||
max_rpm: Option<f32>,
|
||||
}
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||||
|
||||
/// CAN 波特率档位（对应 slcan 的 `Sn` 命令）。
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||||
#[derive(Debug, Clone, Copy, PartialEq, Eq, ValueEnum)]
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||||
enum CanSpeedArg {
|
||||
/// `S8`：1 Mbps。
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||||
#[value(name = "1m")]
|
||||
M1,
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||||
/// `S6`：500 kbps。
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||||
#[value(name = "500k")]
|
||||
K500,
|
||||
}
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||||
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||||
impl From<CanSpeedArg> for CanSpeed {
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||||
fn from(value: CanSpeedArg) -> Self {
|
||||
match value {
|
||||
CanSpeedArg::M1 => Self::M1,
|
||||
CanSpeedArg::K500 => Self::K500,
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||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
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||||
impl Args {
|
||||
/// 过速保护上限：显式 `--max-rpm` 优先，否则目标 × 2 + 200。
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||||
fn overspeed_limit(&self) -> f32 {
|
||||
self.max_rpm.unwrap_or(self.rpm * 2.0 + 200.0)
|
||||
}
|
||||
|
||||
/// 参数自检：越界参数在碰硬件之前就拒绝。
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||||
fn validate(&self) -> Result<(), String> {
|
||||
if self.esc_ids.is_empty() {
|
||||
return Err("--esc-ids 不能为空".into());
|
||||
}
|
||||
if self.esc_ids.len() != self.directions.len() {
|
||||
return Err(format!(
|
||||
"--esc-ids（{} 个）与 --directions（{} 个）数量必须一致",
|
||||
self.esc_ids.len(),
|
||||
self.directions.len()
|
||||
));
|
||||
}
|
||||
for &id in &self.esc_ids {
|
||||
if !(1..=8).contains(&id) {
|
||||
return Err(format!("电调 ID {id} 超出 1..=8"));
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
for &direction in &self.directions {
|
||||
let bits = direction.to_bits();
|
||||
if bits != 1.0f32.to_bits() && bits != (-1.0f32).to_bits() {
|
||||
return Err(format!("方向必须是 +1 或 -1，得到 {direction}"));
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
if !(self.rpm.is_finite() && self.rpm >= 0.0) {
|
||||
return Err(format!("--rpm 必须 ≥ 0，得到 {}", self.rpm));
|
||||
}
|
||||
if let Some(max) = self.max_rpm
|
||||
&& !(max.is_finite() && max > self.rpm)
|
||||
{
|
||||
return Err(format!("--max-rpm 必须大于目标转速 {}，得到 {max}", self.rpm));
|
||||
}
|
||||
if !(self.gear_ratio.is_finite() && self.gear_ratio > 0.0) {
|
||||
return Err(format!("--gear-ratio 必须 > 0，得到 {}", self.gear_ratio));
|
||||
}
|
||||
if !(1..=16384).contains(&self.current_limit) {
|
||||
return Err(format!(
|
||||
"--current-limit 必须在 1..=16384，得到 {}",
|
||||
self.current_limit
|
||||
));
|
||||
}
|
||||
if self.hold_secs < 0.0 {
|
||||
return Err(format!("--hold-secs 不能为负，得到 {}", self.hold_secs));
|
||||
}
|
||||
Ok(())
|
||||
}
|
||||
|
||||
/// 四个电调配置（方向、减速比、电流限幅、PID 全部显式落地）。
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||||
fn esc_configs(&self) -> Vec<EscConfig> {
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||||
self.esc_ids
|
||||
.iter()
|
||||
.enumerate()
|
||||
.map(|(index, &id)| {
|
||||
let name = WHEEL_NAMES
|
||||
.get(index)
|
||||
.map_or_else(|| format!("wheel{id}"), |name| (*name).to_owned());
|
||||
let mut cfg = EscConfig::gm3508(name, id, self.directions[index]);
|
||||
cfg.gear_ratio = self.gear_ratio;
|
||||
cfg.current_limit = self.current_limit;
|
||||
cfg
|
||||
})
|
||||
.collect()
|
||||
}
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||||
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||||
fn control_policy(&self) -> MotorPolicy {
|
||||
let mut policy = MotorPolicy::new();
|
||||
let gains = VelocityGains::new(self.kp, self.ki, self.kd, self.feedforward);
|
||||
for id in &self.esc_ids {
|
||||
policy.configure(*id, self.current_limit, gains);
|
||||
}
|
||||
policy
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
fn bus_options() -> BusOptions {
|
||||
BusOptions {
|
||||
period: CONTROL_PERIOD,
|
||||
feedback_timeout: Duration::from_millis(100),
|
||||
// 命令租约 50ms；控制循环每 1ms 续租。
|
||||
command_timeout: Duration::from_millis(50),
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
pub async fn main_with_args(parameters: Vec<String>) -> ExitCode {
|
||||
init_tracing();
|
||||
let args =
|
||||
Args::parse_from(std::iter::once(String::from("spin-chassis")).chain(parameters));
|
||||
if let Err(problem) = args.validate() {
|
||||
eprintln!("✗ 参数错误：{problem}");
|
||||
return ExitCode::FAILURE;
|
||||
}
|
||||
print_banner(&args);
|
||||
|
||||
match run(&args).await {
|
||||
Ok(true) => ExitCode::SUCCESS,
|
||||
Ok(false) => ExitCode::FAILURE,
|
||||
Err(e) => {
|
||||
eprintln!("✗ 运行失败：{e}");
|
||||
ExitCode::FAILURE
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/// 初始化日志：链路桥的读写失败/静默告警必须可见，
|
||||
/// 否则现场只剩一句"没有反馈"，无法区分适配器故障与整车接线问题。
|
||||
fn init_tracing() {
|
||||
let filter = tracing_subscriber::EnvFilter::try_from_default_env().unwrap_or_else(|_| {
|
||||
tracing_subscriber::EnvFilter::new("warn,slcan=debug,socketcan=debug")
|
||||
});
|
||||
let _ = tracing_subscriber::fmt().with_env_filter(filter).try_init();
|
||||
}
|
||||
|
||||
fn print_banner(args: &Args) {
|
||||
println!("=== 台架：四轮同时旋转（转子目标 {:.1} rpm）===", args.rpm);
|
||||
println!(
|
||||
"设备 {} | CAN {:?} | 电调 {:?} | 方向 {:?} | 减速比 {:.3}",
|
||||
args.device, args.can_speed, args.esc_ids, args.directions, args.gear_ratio
|
||||
);
|
||||
println!(
|
||||
"转子 {:.1} rpm ÷ {:.3} = 轮端 {:.2} rpm | 电流限幅 {} raw | 缓升 {}ms | 保持 {:.1}s{}",
|
||||
args.rpm,
|
||||
args.gear_ratio,
|
||||
args.rpm / args.gear_ratio,
|
||||
args.current_limit,
|
||||
args.ramp_ms,
|
||||
args.hold_secs,
|
||||
if args.dry_run {
|
||||
" | dry-run"
|
||||
} else if args.allow_partial {
|
||||
" | allow-partial"
|
||||
} else {
|
||||
""
|
||||
}
|
||||
);
|
||||
if args.dry_run {
|
||||
println!("ℹ dry-run：只读反馈，不发出非零电流。\n");
|
||||
} else {
|
||||
println!(
|
||||
"速度环 kp={} ki={} kd={} ff={} | 过速保护 {:.0} rpm",
|
||||
args.kp,
|
||||
args.ki,
|
||||
args.kd,
|
||||
args.feedforward,
|
||||
args.overspeed_limit()
|
||||
);
|
||||
println!("⚠ 轮子必须架空或整车固定，急停可及；ctrl-c 随时安全停机。\n");
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/// 打开链路 → 装配协议 bus → 执行 → **任何路径都先停电流再关总线**。
|
||||
async fn run(args: &Args) -> Result<bool, Box<dyn std::error::Error>> {
|
||||
let options = SlcanOptions {
|
||||
serial_baud: args.serial_baud,
|
||||
speed: args.can_speed.into(),
|
||||
// 读写共用该超时（serial crate 的 TTYPort::write 也先 poll(POLLOUT)）：
|
||||
// 设太小会把"这一拍写不出去"误判成写失败。总线繁忙时读立即返回，
|
||||
// 放大它只影响总线完全静默时的下行延迟。
|
||||
read_timeout: Duration::from_millis(args.serial_timeout_ms),
|
||||
};
|
||||
let link = open_link_with(&args.device, options).map_err(|e| {
|
||||
format!("打开 slcan 设备 {} 失败：{e}（检查设备路径 / 权限 / 是否被占用）", args.device)
|
||||
})?;
|
||||
println!("✓ slcan 已打开：{}（CAN {:?}）", args.device, args.can_speed);
|
||||
|
||||
let bus = EscBus::spawn(link, args.esc_configs(), bus_options(), args.control_policy())?;
|
||||
let outcome = drive(args, &bus).await;
|
||||
|
||||
// 安全收尾：先 0 电流并让它至少发出一拍，再关总线。
|
||||
for motor in bus.motors() {
|
||||
motor.disable();
|
||||
}
|
||||
sleep(Duration::from_millis(50)).await;
|
||||
bus.shutdown().await;
|
||||
println!("已停机（0 电流）并关闭总线");
|
||||
outcome
|
||||
}
|
||||
|
||||
async fn drive(
|
||||
args: &Args,
|
||||
bus: &EscBusHandle<MotorPolicy>,
|
||||
) -> Result<bool, Box<dyn std::error::Error>> {
|
||||
let motors = bus.motors();
|
||||
wait_for_feedback(motors, Duration::from_millis(args.startup_timeout_ms)).await;
|
||||
|
||||
let targets: Vec<EscMotor> = motors.iter().filter(|m| is_fresh(m)).cloned().collect();
|
||||
let missing: Vec<u8> =
|
||||
motors.iter().filter(|m| !is_fresh(m)).map(MotorFeedback::id).collect();
|
||||
|
||||
if !missing.is_empty() {
|
||||
eprintln!(
|
||||
"✗ 以下电调没有新鲜反馈：{missing:?}（收到 {:?}）",
|
||||
motors.iter().map(MotorFeedback::feedback_age).collect::<Vec<_>>()
|
||||
);
|
||||
eprintln!(
|
||||
" 排查：CAN 波特率（C620 = 1Mbps = S8）| CANH/CANL 是否接反 | 120Ω 终端电阻 | 电调供电 | 电调 CAN ID 拨码 | 设备 {}",
|
||||
args.device
|
||||
);
|
||||
if !args.allow_partial {
|
||||
eprintln!(" 若确认台架只接了部分电调，可加 --allow-partial 降级测试。");
|
||||
return Ok(false);
|
||||
}
|
||||
eprintln!("⚠ --allow-partial：仅驱动有反馈的电调继续测试。\n");
|
||||
}
|
||||
if targets.is_empty() {
|
||||
eprintln!("✗ 没有任何电调在反馈，无法测试。");
|
||||
return Ok(false);
|
||||
}
|
||||
println!(
|
||||
"✓ 参与测试的电调：{:?}（新鲜度 < {FRESH:?}）\n",
|
||||
targets.iter().map(MotorFeedback::id).collect::<Vec<_>>()
|
||||
);
|
||||
|
||||
if args.dry_run {
|
||||
return Ok(dry_run(&targets).await);
|
||||
}
|
||||
Ok(spin(args, &targets).await)
|
||||
}
|
||||
|
||||
/// 该电调是否有**新鲜**反馈（而非历史上有过反馈）。
|
||||
fn is_fresh(motor: &EscMotor) -> bool {
|
||||
motor.feedback_age().is_some_and(|age| age <= FRESH)
|
||||
}
|
||||
|
||||
/// 上电门控：等到每个电调都有一帧**新鲜**反馈；超时即返回 `false`。
|
||||
async fn wait_for_feedback(motors: &[EscMotor], timeout: Duration) -> bool {
|
||||
let deadline = Instant::now() + timeout;
|
||||
loop {
|
||||
if motors.iter().all(is_fresh) {
|
||||
return true;
|
||||
}
|
||||
if Instant::now() >= deadline {
|
||||
return false;
|
||||
}
|
||||
sleep(Duration::from_millis(20)).await;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/// dry-run：只观察反馈，不下发任何非零电流（总线仍在发 0 电流帧）。
|
||||
async fn dry_run(targets: &[EscMotor]) -> bool {
|
||||
let mut ticker = interval(REPORT_PERIOD);
|
||||
ticker.set_missed_tick_behavior(MissedTickBehavior::Skip);
|
||||
let deadline = Instant::now() + Duration::from_secs(3);
|
||||
while Instant::now() < deadline {
|
||||
ticker.tick().await;
|
||||
for motor in targets {
|
||||
let st = motor.state();
|
||||
println!(
|
||||
" {:<11} esc{} | 转子 {:>7.1} rpm | 温度 {:>3}℃ | 反馈 {:>6} 帧 | 新鲜度 {:?}",
|
||||
motor.name(),
|
||||
motor.id(),
|
||||
st.rotor_speed_rpm,
|
||||
st.temperature_c,
|
||||
st.feedback_count,
|
||||
motor.feedback_age().map(|age| age.as_millis())
|
||||
);
|
||||
}
|
||||
println!();
|
||||
}
|
||||
println!("✓ 链路与反馈验证完成（未发出非零电流）");
|
||||
true
|
||||
}
|
||||
|
||||
/// 本次台架的安全包络：只开过速保护（`chassis-spin` 的历史行为）。
|
||||
fn envelope(args: &Args) -> SafetyEnvelope {
|
||||
SafetyEnvelope::overspeed_only(args.overspeed_limit(), OVERSPEED_GRACE)
|
||||
}
|
||||
|
||||
/// 缓升 → 保持 → 采样；返回稳态是否达标。
|
||||
async fn spin(args: &Args, motors: &[EscMotor]) -> bool {
|
||||
let ramp = Duration::from_millis(args.ramp_ms);
|
||||
let hold = Duration::from_secs_f32(args.hold_secs);
|
||||
let overspeed_limit = args.overspeed_limit();
|
||||
// 设定值曲线与安全判定都来自 chassis-bench 库：与 chassis-tune 的真机
|
||||
// 后端共用同一套实现，避免"台架测的行为"和"整定优化的行为"分叉。
|
||||
let scenario = Scenario::ramp_and_hold(args.rpm, ramp.as_secs_f32(), hold.as_secs_f32());
|
||||
let mut ticker = interval(CONTROL_PERIOD);
|
||||
ticker.set_missed_tick_behavior(MissedTickBehavior::Skip);
|
||||
|
||||
let start = Instant::now();
|
||||
let mut monitor = SafetyMonitor::new(envelope(args), start);
|
||||
let mut next_report = REPORT_PERIOD;
|
||||
let mut samples: Vec<Vec<f32>> = vec![Vec::new(); motors.len()];
|
||||
let mut overspeed_warned = false;
|
||||
|
||||
loop {
|
||||
tokio::select! {
|
||||
_ = tokio::signal::ctrl_c() => {
|
||||
println!("\n收到 ctrl-c，中断测试");
|
||||
return false;
|
||||
}
|
||||
_ = ticker.tick() => {}
|
||||
}
|
||||
let elapsed = start.elapsed();
|
||||
if elapsed >= ramp + hold {
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
// 逐拍重发（= 命令租约续期），斜坡段目标线性上升。
|
||||
let setpoint = scenario.setpoint_at(elapsed.as_secs_f32());
|
||||
for motor in motors {
|
||||
motor.set_velocity(setpoint);
|
||||
}
|
||||
// 过速保护：控制器失稳时立刻停机，别让轮子飞到最高转速。
|
||||
let peak =
|
||||
motors.iter().map(|m| m.state().rotor_speed_rpm.abs()).fold(0.0f32, f32::max);
|
||||
if peak > overspeed_limit && !overspeed_warned {
|
||||
overspeed_warned = true;
|
||||
eprintln!("⚠ 过速 {peak:.0} rpm > 上限 {overspeed_limit:.0} rpm，观察中……");
|
||||
}
|
||||
if let Some(abort) = monitor.check(motors, Instant::now()) {
|
||||
eprintln!(
|
||||
"✗ 过速保护触发：{peak:.0} rpm 超过上限 {overspeed_limit:.0} rpm，立即停机（{abort}）。\n 速度环整定不当（kp/ki/前馈过大）——空载台架前馈应为 0。"
|
||||
);
|
||||
return false;
|
||||
}
|
||||
if elapsed >= ramp {
|
||||
for (slot, motor) in samples.iter_mut().zip(motors) {
|
||||
slot.push(motor.state().rotor_speed_rpm);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
if elapsed >= next_report {
|
||||
report_line(motors, setpoint, elapsed);
|
||||
next_report += REPORT_PERIOD;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
summarize(args, motors, &samples)
|
||||
}
|
||||
|
||||
fn report_line(motors: &[EscMotor], setpoint: f32, elapsed: Duration) {
|
||||
let rotor: Vec<String> =
|
||||
motors.iter().map(|m| format!("{:>7.1}", m.state().rotor_speed_rpm)).collect();
|
||||
let current: Vec<String> =
|
||||
motors.iter().map(|m| format!("{:>6}", m.state().effort_raw)).collect();
|
||||
let temp: Vec<String> =
|
||||
motors.iter().map(|m| format!("{:>3}", m.state().temperature_c)).collect();
|
||||
println!(
|
||||
"[t={:>5.1}s] 目标 {:>7.1} | 转子 {} | 电流 {} | 温度 {}",
|
||||
elapsed.as_secs_f32(),
|
||||
setpoint,
|
||||
rotor.join(" "),
|
||||
current.join(" "),
|
||||
temp.join(" ")
|
||||
);
|
||||
}
|
||||
|
||||
fn summarize(args: &Args, motors: &[EscMotor], samples: &[Vec<f32>]) -> bool {
|
||||
if samples.iter().all(Vec::is_empty) {
|
||||
println!("保持时长为 0，未采集到稳态样本");
|
||||
return true;
|
||||
}
|
||||
println!(
|
||||
"\n=== 稳态结论（目标转子 {:.1} rpm ≈ 轮端 {:.2} rpm）===",
|
||||
args.rpm,
|
||||
args.rpm / args.gear_ratio
|
||||
);
|
||||
let mut all_ok = true;
|
||||
for (index, motor) in motors.iter().enumerate() {
|
||||
let mean = mean(&samples[index]);
|
||||
let error = if args.rpm.abs() > f32::EPSILON {
|
||||
(mean - args.rpm).abs() / args.rpm.abs()
|
||||
} else {
|
||||
0.0
|
||||
};
|
||||
let ok = error <= TOLERANCE;
|
||||
all_ok &= ok;
|
||||
println!(
|
||||
" {:<11} esc{} | 稳态 {:>7.1} rpm | 轮端 {:>6.2} rpm | 误差 {:>5.1}% | 电流 {:>6} raw | 温度 {:>3}℃ | {}",
|
||||
motor.name(),
|
||||
motor.id(),
|
||||
mean,
|
||||
mean / args.gear_ratio,
|
||||
error * 100.0,
|
||||
motor.state().effort_raw,
|
||||
motor.state().temperature_c,
|
||||
if ok { "✓" } else { "✗" }
|
||||
);
|
||||
}
|
||||
if all_ok {
|
||||
println!("\n✓ 通过：{} 个轮子均达到目标转速 ±{:.0}%", motors.len(), TOLERANCE * 100.0);
|
||||
} else {
|
||||
println!(
|
||||
"\n✗ 未通过：存在轮速偏差 > {:.0}%，检查 PID / 机械阻力 / 电流限幅 / 方向配置",
|
||||
TOLERANCE * 100.0
|
||||
);
|
||||
}
|
||||
all_ok
|
||||
}
|
||||
|
||||
fn mean(samples: &[f32]) -> f32 {
|
||||
if samples.is_empty() {
|
||||
return 0.0;
|
||||
}
|
||||
samples.iter().sum::<f32>() / samples.len() as f32
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
mod motor_one {
|
||||
//! 单电机验证工具：让一个 C620 / GM3508 转起来，验证电机抽象全链路。
|
||||
//!
|
||||
//! ```sh
|
||||
//! socketcan-spin [interface] [esc_id] [rotor_rpm] [duration_secs]
|
||||
//! # 例：can0 上电调 1 以 1000 rpm（转子）转 10 秒
|
||||
//! cargo run --release -p bench --bin socketcan-spin -- can0 1 1000 10
|
||||
//! ```
|
||||
//!
|
||||
//! 关键点在 `spin_one`：它只依赖 `motor::Motor` 抽象，完全不知道
|
||||
//! 背后是 C620 协议还是别的电机——换任何实现该 trait 的电机，这段代码
|
||||
//! 原样可用。抽象（`can / imu`）、协议实现（`motor-protocol`）、设备层（`motor / esc-bus`）与总线后端（`driver crates`）在此汇合。
|
||||
//!
|
||||
//! 仅 Linux（需要 SocketCAN）；其他平台编译为报错桩。
|
||||
|
||||
#[cfg(target_os = "linux")]
|
||||
use std::time::Duration;
|
||||
|
||||
#[cfg(target_os = "linux")]
|
||||
use esc_bus::{BusOptions, EscBus, EscConfig};
|
||||
#[cfg(target_os = "linux")]
|
||||
use motor::Motor;
|
||||
#[cfg(target_os = "linux")]
|
||||
use motor_control::{MotorPolicy, VelocityGains};
|
||||
#[cfg(target_os = "linux")]
|
||||
use socketcan::open_link;
|
||||
#[cfg(target_os = "linux")]
|
||||
use tokio::time::{MissedTickBehavior, interval};
|
||||
|
||||
#[cfg(target_os = "linux")]
|
||||
pub async fn main_with_args(argv: Vec<String>) {
|
||||
let mut args = argv.into_iter();
|
||||
let interface = args.next().unwrap_or_else(|| "can0".into());
|
||||
let esc_id: u8 = args.next().and_then(|s| s.parse().ok()).unwrap_or(1);
|
||||
let rotor_rpm: f32 = args.next().and_then(|s| s.parse().ok()).unwrap_or(1000.0);
|
||||
let duration_secs: f32 = args.next().and_then(|s| s.parse().ok()).unwrap_or(10.0);
|
||||
|
||||
println!("=== 单电机抽象验证 ===");
|
||||
println!(
|
||||
"接口 {interface} | 电调 {esc_id} | 目标 {rotor_rpm} rpm（转子）| 时长 {duration_secs}s"
|
||||
);
|
||||
|
||||
let link = open_link(&interface).unwrap_or_else(|e| {
|
||||
eprintln!(
|
||||
"打开 {interface} 失败：{e}（先 ip link set {interface} up type can bitrate 1000000）"
|
||||
);
|
||||
std::process::exit(1);
|
||||
});
|
||||
let config = EscConfig::gm3508("spin_test", esc_id, 1.0);
|
||||
println!(
|
||||
"电机配置：{:?} | 减速比 {:.3} | 电流限幅 {}",
|
||||
config.model, config.gear_ratio, config.current_limit
|
||||
);
|
||||
|
||||
let mut policy = MotorPolicy::new();
|
||||
policy.configure(esc_id, config.current_limit, VelocityGains::new(10.0, 0.5, 0.0, 1.5));
|
||||
let bus = EscBus::spawn(link, vec![config], BusOptions::default(), policy)
|
||||
.expect("EscBus 配置非法");
|
||||
let motor = bus.motor(esc_id).expect("刚配置的电机必然存在");
|
||||
|
||||
spin_one(motor, rotor_rpm, Duration::from_secs_f32(duration_secs)).await;
|
||||
|
||||
bus.shutdown().await;
|
||||
println!("已退出");
|
||||
}
|
||||
|
||||
/// 验证目标：本函数只面向 [`Motor`] 抽象——设定转速、周期读状态、停机。
|
||||
/// 它不知道 CAN，不知道 C620，换任何 Motor 实现都原样工作。
|
||||
///
|
||||
/// 注意**命令租约**：`BusOptions::command_timeout` 默认 50ms，超过该时长未重发
|
||||
/// 命令，驱动会强制 0 电流。因此这里用 10ms 的租约拍持续重发同一个设定值
|
||||
/// （真实底盘的控制循环每 1ms 重发一次）。
|
||||
#[cfg(target_os = "linux")]
|
||||
async fn spin_one(motor: &impl Motor, target_rpm: f32, duration: Duration) {
|
||||
const LEASE_PERIOD: Duration = Duration::from_millis(10);
|
||||
const REPORT_PERIOD: Duration = Duration::from_millis(100);
|
||||
|
||||
motor.set_velocity(target_rpm);
|
||||
println!("已下发目标转速，开始观测（100ms 周期）……\n");
|
||||
|
||||
let mut lease = interval(LEASE_PERIOD);
|
||||
lease.set_missed_tick_behavior(MissedTickBehavior::Skip);
|
||||
let mut report = interval(REPORT_PERIOD);
|
||||
report.set_missed_tick_behavior(MissedTickBehavior::Skip);
|
||||
let deadline = tokio::time::Instant::now() + duration;
|
||||
|
||||
loop {
|
||||
tokio::select! {
|
||||
_ = tokio::signal::ctrl_c() => {
|
||||
println!("\n收到 ctrl-c");
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
_ = lease.tick() => motor.set_velocity(target_rpm), // 续租
|
||||
_ = report.tick() => {
|
||||
let st = motor.state();
|
||||
if st.has_feedback() {
|
||||
println!(
|
||||
"转子 {:>8.1} rpm | effort {:>6} raw | 温度 {:>3} ℃ | 累计角度 {:>8.3} 圈 | 反馈 {} 帧",
|
||||
st.rotor_speed_rpm,
|
||||
st.effort_raw,
|
||||
st.temperature_c,
|
||||
st.rotor_revolutions,
|
||||
st.feedback_count
|
||||
);
|
||||
} else {
|
||||
println!("⚠ 尚未收到任何反馈——检查电调供电与 CAN 接线");
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
if tokio::time::Instant::now() >= deadline {
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
motor.disable();
|
||||
// 让 0 电流帧至少发出一拍再关总线。
|
||||
tokio::time::sleep(Duration::from_millis(50)).await;
|
||||
println!("已停机（0 电流）");
|
||||
}
|
||||
|
||||
#[cfg(not(target_os = "linux"))]
|
||||
#[allow(clippy::unused_async)]
|
||||
pub async fn main_with_args(_argv: Vec<String>) {
|
||||
eprintln!("spin motor 仅支持 Linux（需要 SocketCAN）");
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
#[tokio::main]
|
||||
async fn main() -> std::process::ExitCode {
|
||||
let mut args = std::env::args().skip(1);
|
||||
match args.next().as_deref() {
|
||||
Some("chassis") => chassis::main_with_args(args.collect()).await,
|
||||
Some("motor") => {
|
||||
motor_one::main_with_args(args.collect()).await;
|
||||
std::process::ExitCode::SUCCESS
|
||||
}
|
||||
Some("--help" | "-h") => {
|
||||
println!("usage: spin <chassis|motor> [options]");
|
||||
std::process::ExitCode::SUCCESS
|
||||
}
|
||||
_ => {
|
||||
eprintln!("usage: spin <chassis|motor> [options]");
|
||||
std::process::ExitCode::from(2)
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
Reference in New Issue
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