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shenlefengnai-rgb 34627fa6a0 feat: add CAN board test tool and timing safeguards

2026-10-01 17:43:28 +08:00

8.3 KiB

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SDC-ACQ&DAC 固件使用说明

本文对应目录 A11_F407_SDC_ACQ_DAC_CubeMX/ 中的 STM32F407VET6 工程，说明当前已实现功能、通信协议、编译下载与维护方法。引脚来源见引脚规划，CAN 信号定义以仓库根目录的 SDC_ACQ_DAC.dbc 为准。

1. 工程入口与运行流程

主要应用代码在 A11_F407_SDC_ACQ_DAC_CubeMX/Src/main.c 的 USER CODE 区域。启动后依次完成外设初始化、CAN 启动、四路输入捕获启动、ADC 校准配置、DAC 清零，并立即发送一次 15 路输入状态。

主循环不依赖 RTOS，按以下顺序执行：

接收并处理串口命令。
接收 CAN1、CAN2 的 DAC 控制帧。
读取四路定时器捕获值并计算频率。
汇总 15 路 GPIO 变化并上报。
每 500 ms 上报 ADC、每 20 ms 上报四路频率。
每 500 ms 翻转运行指示灯，每 100 ms 发送 CAN 心跳。

PE0 为正常运行心跳灯；若进入 Error_Handler()，PE0 和 PE1 会快速同时翻转。

2. 引脚与外设

功能	MCU 引脚/外设	当前配置
15 路状态输入	`PD0`~`PD14`	双边沿 EXTI，状态位直接对应端口位
频率 1	`PA0` / `TIM5_CH1`	上升沿输入捕获，32 位计数器，16 MHz 计数时钟
频率 2	`PA2` / `TIM9_CH1`	上升沿输入捕获，16 位计数器，100 kHz 计数时钟
频率 3	`PA6` / `TIM3_CH1`	上升沿输入捕获，16 位计数器，100 kHz 计数时钟
频率 4	`PB14` / `TIM12_CH1`	上升沿输入捕获，16 位计数器，100 kHz 计数时钟
电压采集	`PB0` / `ADC1_IN8`	480 周期采样，16 次过采样 + 4 次报告均值滤波
CAN1	`PB8` RX、`PB9` TX	标准帧，500 kbit/s
CAN2	`PB5` RX、`PB6` TX	标准帧，500 kbit/s
DAC I2C	`PB10` SCL、`PB11` SDA / `I2C2`	控制两颗 MCP4725，5 V 基准
ASSI RGB 灯 MOS	`PE9` R、`PE10` G、`PE11` B	推挽输出，高电平使能外部 MOS
调试串口	`PA9` TX、`PA10` RX / `USART1`	115200、8N1、无流控
运行/故障 LED	`PE0` / `PE1`	正常心跳 / 故障指示

系统当前使用内部 HSI 16 MHz。CAN 的位时序为预分频 4、BS1=5TQ、BS2=2TQ，对应 500 kbit/s。

3. 15 路状态输入

PD0~PD14 的逻辑电平组成一个 15 位无符号数：bit0 对应 PD0，bit14 对应 PD14。任何一路变化会触发 EXTI 回调，主循环中合并同一时段的变化并输出：

GPIO changed mask=0x0004 state=0x0005

state：当前 15 路完整状态。
mask：相对于上一次 GPIO 状态帧发生变化的位。
上电时也会发送一帧状态，变化掩码为 0。

每秒串口还会打印一次完整状态，例如 GPIO state=0x0005。

4. ADC 输入电压

串口和 CAN 上报的是分压前的输入电压，单位为 mV，不是 PB0 管脚电压。当前换算过程为：

ADC 原始值 -> 3.3 V ADC 电压 -> 100 kΩ / 30 kΩ 分压反算 -> 标定系数 -> 滤波输出

标定系数固定为 12300 / 11656：即以实测输入 12.3 V、旧换算结果 11656 mV 为基准。每次报告读取 16 次 ADC 后求平均，再对最近 4 次报告做移动平均；报告周期为 500 ms，滤波窗口约 2 秒。输出示例：

ADC=12300mV PWM=10,0,0,0Hz

若硬件分压电阻或外部标定基准改变，应同步修改 main.c 中的 ADC_DIVIDER_* 和 ADC_CALIBRATION_* 宏。

5. 四路频率输入

四路频率按 PA0、PA2、PA6、PB14 顺序输出。频率由相邻两个上升沿的计数差计算；超过 1 秒没有边沿则显示 0 Hz。当前固件只测频率，不测 PWM 占空比。

后三路 16 位定时器采用 100 kHz 计数时钟，以避免低频输入时 16 位溢出。其可无歧义测量的最低频率约为 1.53 Hz；TIM5 为 32 位计数器，低频范围更大。

6. CAN 通信

CAN1 和 CAN2 使用相同协议，所有主动上报均分别发送到两条总线。使用 11 位标准数据帧、低字节在前（little-endian）。CAN 正常发帧必须存在至少一个其他节点 ACK；单独接 CAN 分析仪且未开启 ACK 时，发送邮箱可能不会完成。

ID	名称	周期/触发	数据
`0x6A0`	心跳	每 100 ms	`A1 01 seq_L seq_H uptime_0..3`
`0x6A1`	ADC 电压	每 500 ms	输入电压 `uint16`，单位 mV
`0x6A2`	四路频率	每 20 ms	4 个 `uint16`，单位 Hz，顺序 PA0/PA2/PA6/PB14
`0x6A3`	DAC 设置命令	接收	`[DAC 编号][mV_L][mV_H]`；每路在 100 ms 内未收到本路下一帧时归零
`0x6A4`	DAC 应答	每次 DAC 设置后	`[结果][DAC 编号][mV_L][mV_H]`
`0x6A5`	ASSI 灯控	接收	`byte0`：`0=AS_OFF`、`1=AS_READY`、`2=AS_DRIVING`、`3=AS_EMERGENCY`、`4=AS_FINISHED`
`0x6A6`	GPIO 状态	上电、任一输入变化	状态 `uint16`、变化掩码 `uint16`、时间戳 `uint32 ms`

心跳帧中板号为 0xA1、协议版本为 0x01，序号与上电时间均为低字节在前。完整信号定义和量纲以 DBC 文件为准。

DAC 的 CAN 安全超时按通道独立执行：收到 0x6A3 中 DAC1 或 DAC2 的有效控制帧后，该通道必须在 100 ms 内再次收到自己的控制帧，否则固件仅将该通道写为 0 mV 一次。串口 DAC 指令不启动或刷新这个 CAN 控制帧超时。

ASSI RGB 状态灯

PE9/PE10/PE11 分别控制外部红、绿、蓝灯 MOS，均为高电平有效。0x6A5 可由 CAN1 或 CAN2 接收，状态在下一帧有效灯控报文到达前保持不变；上电默认 AS_OFF。AS_READY 为红绿常亮（黄），AS_DRIVING 为红绿以 2 Hz、50% 占空比闪烁（各 250 ms 亮/灭），AS_EMERGENCY 为蓝灯以相同节奏闪烁，AS_FINISHED 为蓝灯常亮。PE0 运行心跳和 PE1 故障指示保持原行为。

DAC CAN 报文示例

将 DAC1 设为 2.500 V：

ID=0x6A3  DLC=3  DATA=01 C4 09

成功应答：

ID=0x6A4  DLC=4  DATA=01 01 C4 09

DAC 编号 1 的 I2C 7 位地址为 0x61，编号 2 为 0x60。两路与板级 MC_L、MC_R 网络的实际对应关系需要以实物测量确认后再固化到线束文档。

7. 串口

串口为 115200-8N1。USB-TTL 必须交叉连接并共地：板卡 PA9/TX 接转换器 RX，板卡 PA10/RX 接转换器 TX，GND 相连。

上电提示：

A11 F407 monitor ready
UART: DAC1 1.234 or DAC2 2500
CAN cmd 0x6A3: [dac_id][mV_L][mV_H] or ASCII text

支持的 DAC 命令不区分大小写：

DAC1 1.234
DAC2 2500
D1 2.5V

数值可使用伏特小数或毫伏整数；允许范围为 0 至 5000 mV。命令执行后会回显结果，并在两条 CAN 上发送 0x6A4 应答。

8. 编译、生成与下载

进入工程目录后执行：

cd A11_F407_SDC_ACQ_DAC_CubeMX
cmake --preset Debug
cmake --build --preset Debug
cmake --preset Release
cmake --build --preset Release

Release 固件为 build/Release/A11_F407_SDC_ACQ_DAC.bin。若改动了 .ioc 的外设配置，先用 CubeMX 重新生成代码：

./tools/cubemx_generate.sh

默认脚本使用 /home/acetaffy/STM32CubeMX/STM32CubeMX；其他位置可通过 STM32CUBEMX_BIN 覆盖。重新生成后，只在 USER CODE BEGIN/END 区间维护应用代码，避免被 CubeMX 覆盖。

使用 STM32CubeProgrammer 下载的示例：

/opt/st/stm32cubeclt_1.21.0/STM32CubeProgrammer/bin/STM32_Programmer_CLI \
  -c port=SWD mode=UR reset=HWrst \
  -w build/Release/A11_F407_SDC_ACQ_DAC.bin 0x08000000 -v -rst

下载失败时先检查目标板 3.3 V、NRST、SWDIO、SWCLK、公共地，以及 VCAP_1/VCAP_2 去耦是否正常。外部硬件看门狗当前未焊接，固件没有实现其喂狗逻辑。

9. 修改注意事项

变更 CubeMX 配置后必须重新生成并重新编译，检查 main.c 的用户代码区是否完整保留。
修改 CAN 速率时，CAN1 与 CAN2 的波特率及外部分析仪配置必须一致。
修改 ADC 分压、标定或滤波参数时，应使用已知直流电压复测，并确认 CAN 0x6A1 与串口数值一致。
修改 DAC 地址、参考电压或输出范围时，同时更新 DBC、本文和 DAC*_ADDR7、DAC_REFERENCE_MV 宏。
本工程不包含构建目录和 .bin、.elf、.hex 等固件二进制；发布生产固件前应从当前提交重新编译生成。

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