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#include "motor.h"
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#include "tim.h" // 必须包含此文件以使用 htim1, htim2 等外部句柄
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/* ================== 全局静态变量 ================== */
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// 存储四个电机上一次的定时器计数值
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static uint16_t last_count[4] = {0, 0, 0, 0};
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// 存储四个电机的实时转速 (RPM)
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static float current_rpm[4] = {0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f};
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// 存储供 CAN 上传的里程计脉冲累加值
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static int16_t can_delta_ticks[4] = {0, 0, 0, 0};
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/* ================== 函 数 实 现 ================== */
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/**
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* @brief 启动所有的底层定时器通道
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*/
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void Motor_Init(void)
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{
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// 1. 启动左侧电机 PWM (FL使用TIM2, RL使用TIM9)
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HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_3); // FL_IN1 (PA2)
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HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_4); // FL_IN2 (PA3)
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HAL_TIM_PWM_Start(&htim9, TIM_CHANNEL_1); // RL_IN1 (PE5)
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HAL_TIM_PWM_Start(&htim9, TIM_CHANNEL_2); // RL_IN2 (PE6)
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// 2. 启动右侧电机 PWM (全部使用TIM8)
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HAL_TIM_PWM_Start(&htim8, TIM_CHANNEL_1); // FR_IN1 (PC6)
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HAL_TIM_PWM_Start(&htim8, TIM_CHANNEL_2); // FR_IN2 (PC7)
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HAL_TIM_PWM_Start(&htim8, TIM_CHANNEL_3); // RR_IN1 (PC8)
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HAL_TIM_PWM_Start(&htim8, TIM_CHANNEL_4); // RR_IN2 (PC9)
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// 3. 启动所有编码器接口
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HAL_TIM_Encoder_Start(&htim5, TIM_CHANNEL_ALL); // 左上 FL (PA0, PA1)
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HAL_TIM_Encoder_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_ALL); // 左下 RL (PA6, PA7)
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HAL_TIM_Encoder_Start(&htim4, TIM_CHANNEL_ALL); // 右上 FR (PD12, PD13)
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HAL_TIM_Encoder_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_ALL); // 右下 RR (PE9, PE11)
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}
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/**
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* @brief 将有符号的控制量转化为 AT8236 的双路输入占空比
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* @param id: 电机编号 (MOTOR_FL, MOTOR_RL, MOTOR_FR, MOTOR_RR)
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* @param control_out: 闭环算法的输出控制量 (-PWM_LIMIT ~ +PWM_LIMIT)
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*/
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void Set_Motor_Output(Motor_ID_t id, int16_t control_out)
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{
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/* ======================================================================
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* 【物理镜像校准 - 输出层】
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* 现象：右侧电机正转（顺时针）时车体向前；左侧电机必须反转（逆时针）车体才向前。
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* 处理：当上层算法要求车体"向前"（即 control_out 为正）时，
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* 我们需要在底层强行把左侧电机的指令反相，让它驱动电机逆时针转。
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* ====================================================================== */
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if (id == MOTOR_FL || id == MOTOR_RL) {
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control_out = -control_out;
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}
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// 1. 限幅保护（防止算法计算溢出导致小车失控疯狂加速）
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if(control_out > PWM_LIMIT) control_out = PWM_LIMIT;
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if(control_out < -PWM_LIMIT) control_out = -PWM_LIMIT;
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// 2. 解析正反转与实际需要设置的 PWM 数值
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// AT8236 逻辑: 正转 -> IN1 = PWM, IN2 = 0 ; 反转 -> IN1 = 0, IN2 = PWM
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uint16_t pwm_val = 0;
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uint8_t dir = 0; // 1为正转，0为反转
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if(control_out >= 0) {
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dir = 0;
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pwm_val = control_out;
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} else {
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dir = 1;
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pwm_val = -control_out; // 取绝对值
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}
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// 3. 执行输出 (使用直接写寄存器宏，高频调用效率极高)
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switch(id)
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{
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case MOTOR_FL: // 左上: TIM2_CH3, TIM2_CH4
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if(dir) {
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__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_3, pwm_val);
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||
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_4, 0);
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||
} else {
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||
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_3, 0);
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||
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_4, pwm_val);
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||
}
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break;
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||
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case MOTOR_RL: // 左下: TIM9_CH1, TIM9_CH2
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if(dir) {
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__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim9, TIM_CHANNEL_1, pwm_val);
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||
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim9, TIM_CHANNEL_2, 0);
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||
} else {
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||
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim9, TIM_CHANNEL_1, 0);
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||
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim9, TIM_CHANNEL_2, pwm_val);
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||
}
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||
break;
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||
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case MOTOR_FR: // 右上: TIM8_CH1, TIM8_CH2
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if(dir) {
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__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim8, TIM_CHANNEL_1, pwm_val);
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||
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim8, TIM_CHANNEL_2, 0);
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||
} else {
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||
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim8, TIM_CHANNEL_1, 0);
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||
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim8, TIM_CHANNEL_2, pwm_val);
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||
}
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||
break;
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||
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case MOTOR_RR: // 右下: TIM8_CH3, TIM8_CH4
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if(dir) {
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||
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim8, TIM_CHANNEL_3, pwm_val);
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||
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim8, TIM_CHANNEL_4, 0);
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||
} else {
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||
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim8, TIM_CHANNEL_3, 0);
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||
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim8, TIM_CHANNEL_4, pwm_val);
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||
}
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||
break;
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}
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||
}
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/**
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* @brief 紧急制动所有电机
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*/
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void Motor_Brake_All(void)
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{
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Set_Motor_Output(MOTOR_FL, 0);
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Set_Motor_Output(MOTOR_RL, 0);
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Set_Motor_Output(MOTOR_FR, 0);
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Set_Motor_Output(MOTOR_RR, 0);
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}
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/**
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* @brief 读取编码器脉冲并计算实时转速 (RPM)
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* @param dt_s: 两次调用此函数的时间间隔 (单位：秒)
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*/
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void Motor_Update_RPM(float dt_s)
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{
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// 如果传入的时间间隔非法（比如0），直接返回防止除以0导致硬件错误
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if(dt_s <= 0.0f) return;
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// 1. 获取当前四个编码器定时器的原始计数值
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uint16_t curr_count_FL = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim5);
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uint16_t curr_count_RL = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim3);
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uint16_t curr_count_FR = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim4);
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uint16_t curr_count_RR = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim1);
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// 2. 计算脉冲增量 (int16_t 强转自动处理 0~65535 溢出跳变)
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int16_t delta[4];
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delta[MOTOR_FL] = (int16_t)(curr_count_FL - last_count[MOTOR_FL]);
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delta[MOTOR_RL] = (int16_t)(curr_count_RL - last_count[MOTOR_RL]);
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delta[MOTOR_FR] = (int16_t)(curr_count_FR - last_count[MOTOR_FR]);
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delta[MOTOR_RR] = (int16_t)(curr_count_RR - last_count[MOTOR_RR]);
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// 3. 更新上次计数值，为下一次计算做准备
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last_count[MOTOR_FL] = curr_count_FL;
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last_count[MOTOR_RL] = curr_count_RL;
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last_count[MOTOR_FR] = curr_count_FR;
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last_count[MOTOR_RR] = curr_count_RR;
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/* ======================================================================
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* 【物理镜像校准 - 输入层】
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* 现象：当车体整体向前移动时，右侧产生正脉冲，而左侧产生负脉冲。
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* 处理：为了让算法层统一认为 "向前走算出的 RPM 就是正数"，
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* 我们必须在这里将左侧电机的脉冲增量强制取反！
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* ====================================================================== */
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delta[MOTOR_FL] = -delta[MOTOR_FL];
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delta[MOTOR_RL] = -delta[MOTOR_RL];
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// 将校准后的增量累加进 CAN 发送缓冲区
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can_delta_ticks[MOTOR_FL] += delta[MOTOR_FL];
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can_delta_ticks[MOTOR_RL] += delta[MOTOR_RL];
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can_delta_ticks[MOTOR_FR] += delta[MOTOR_FR];
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can_delta_ticks[MOTOR_RR] += delta[MOTOR_RR];
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// 4. 计算转速 RPM (转/分钟)
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// 公式: (脉冲增量 / 一圈总脉冲) / 时间周期(秒) * 60 = RPM
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for(int i = 0; i < 4; i++)
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{
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current_rpm[i] = ((float)delta[i] / PULSES_PER_REV) / dt_s * 60.0f;
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}
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}
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/**
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* @brief 对外提供的统一数据读取接口
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* @param id: 电机编号
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* @retval 实际物理转速
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*/
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float Get_Motor_RPM(Motor_ID_t id)
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{
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return current_rpm[id];
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}
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/**
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* @brief 供 CAN 任务提取里程计增量，提取后自动清零
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*/
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void Motor_Get_And_Clear_Delta_Ticks(int16_t* d_fl, int16_t* d_rl, int16_t* d_fr, int16_t* d_rr)
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{
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*d_fl = can_delta_ticks[MOTOR_FL];
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*d_rl = can_delta_ticks[MOTOR_RL];
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*d_fr = can_delta_ticks[MOTOR_FR];
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*d_rr = can_delta_ticks[MOTOR_RR];
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// 清零，为下一个周期重新累加
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can_delta_ticks[MOTOR_FL] = 0;
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can_delta_ticks[MOTOR_RL] = 0;
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can_delta_ticks[MOTOR_FR] = 0;
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||
can_delta_ticks[MOTOR_RR] = 0;
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} |