下位机STM32端无人船/无人车程序，配合树莓派、英伟达Jetson Nano等上位机端程序使用
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系统架构方面：
- STM32采用类操作系统式框架，任务可分不同频率被调用。优点是该框架可以提高系统灵活性，降低系统耦合性。
- 下位机工程可选择编译，只需要改动一个宏定义，系统即可进行相应改变，自动选择传感器元件。主要应用于对GY901与MPU6050+HML5883两套惯性测量装置同时兼容，无缝切换。
- 传感器上电自动自检，自动校准，保障数据精度
- GPS模块采用先进的UBX协议，系统上电前自动配置GPS输出必要信息，滤除不必要信息，大幅提高数据处理效率
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系统核心方面：
- 上、下位机内部数据缓冲区采用先进的环形缓冲区，大幅降低数据高速传输时的丢包率，提高上下位机对数据处理速度
- STM32采用有限状态机设计，可通过遥控器进入不同状态，执行不同操作，提高系统灵活性
- 采用先进的Madgwick梯度下降姿态解算算法，较以前的卡尔曼滤波方法大幅降低了下位机对数据迭代的次数，采用此方法仅需10Hz的采样速度即可收敛至当前载具的姿态
- GPS模块由于需要实时接收大量数据，严重占用MCU任务处理时间，因此加入了DMA。并且在工程中配置为DMA与中断处理两种可选方式选择编译，提高了效率、灵活性
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功能拓展方面：
- 可设置的载具模型(汽车模型、海上模型)可最优化使用GPS输出数据，GPS输出数据将根据所选模型进行适配
- 可在Google Map上标点直接导出为载具轨迹
- STM32型号：STM32F103ZET6（必须使用大容量产品，因为使用了定时器8）
- 时钟频率：72MHz
- 开发库：STM32标准库（Standard Peripheral Library），不基于STM32 HAL库
- GPS模块：Ublox M8（可选自带HMC5883磁力计的版本）
- 姿态传感器：MPU6050 + HMC5883L（或GY901）
- 遥控器：WFR07/WFT07
- 电机驱动：有刷电机驱动模块
- 舵机：用于转向控制
- 前两个轮子：使用舵机转向
- 后两个轮子：各用一个电机驱动（使用PID控制两电机转速基本相同）
- 采用类操作系统式的任务调度框架
- 任务按不同频率执行：1Hz、5Hz、10Hz、50Hz、100Hz、200Hz
- 有限状态机设计，支持多种运行模式
- Libraries/：STM32标准库和CMSIS库
- User/：用户应用代码
- COMPASS/：指南针模块驱动
- DATAFUSION/：数据融合算法（姿态解算）
- Delay/：延时函数
- EXT/：外部中断处理
- FILTER/：滤波算法
- GPS/：GPS模块驱动
- GeneralFunction/：通用函数
- IIC/：IIC总线驱动
- IMU/：惯性测量单元驱动
- INPUT_CAPTURE/：输入捕获（遥控器信号处理）
- LoopSequence/：任务调度核心
- Motor/：电机驱动
- NRF24L01/：无线通信模块
- PID/：PID控制算法
- PWM/：PWM输出
- PathPlanning/：路径规划算法
- RingBuff/：环形缓冲区
- TD/：数据传输模块
- Usart/：串口通信
- WDG/：看门狗
- WirelessUSART/：无线串口通信
- CONFIGURATION.h：配置头文件，用于设置、条件编译等
- initialize.c：STM32初始化时运行的代码
- USE_BRUSHED_MOTOR：是否使用有刷电机（1：使用，0：不使用）
- USE_USART3_GPS_DMA_RX：是否使用DMA接收GPS数据（1：使用，0：不使用）
- USE_USART1_COMM_DMA_TX：是否使用DMA发送串口通信数据（1：使用，0：不使用）
- GY901_nMPU6050：选择IMU模块（1：使用GY901，0：使用MPU6050）
- MODEL_nVEHICLE_SEA：选择载具模型（1：海洋模型，0：陆地模型）
- 1Hz：系统状态更新、看门狗喂狗、LED闪烁
- 5Hz：数据发送、上位机通信
- 10Hz：遥控器信号处理、传感器数据采集、系统状态机更新
- 50Hz：姿态解算（Madgwick算法）
- 100Hz：预留
- 200Hz：预留
- 安装Keil MDK-ARM V5或更高版本（推荐V5.30+）
- 安装STM32F1系列标准库（Standard Peripheral Library）
- 准备烧录工具（如J-Link、ST-Link或串口下载器）
- 将项目文件下载到本地文件夹
- 打开Keil5，点击"Project" -> "Open Project"，选择Project文件夹下的工程文件（.uvprojx后缀）
- 打开User/CONFIGURATION.h文件，根据实际硬件配置修改以下关键宏定义：
USE_BRUSHED_MOTOR：是否使用有刷电机（1：使用，0：不使用）USE_USART3_GPS_DMA_RX：是否使用DMA接收GPS数据（1：使用，0：不使用）GY901_nMPU6050：选择IMU模块（1：使用GY901，0：使用MPU6050+HMC5883L）MODEL_nVEHICLE_SEA：选择载具模型（1：海洋模型，0：陆地模型）
- 点击Keil工具栏中的"Build"按钮编译工程，确保无错误无警告
- 编译成功后，在Output文件夹中生成.hex文件
- 连接烧录工具到STM32开发板
- 在Keil中配置烧录工具（点击"Flash" -> "Configure Flash Tools"）
- 点击"Download"按钮将.hex文件下载到STM32中
- 按照【STM32资源使用情况.xlsx】表格，将各传感器和执行器连接到STM32对应引脚
- 连接电源，系统将自动进行传感器自检和校准
- 通过上位机软件或遥控器测试系统功能
- 手动遥控模式：通过遥控器直接控制载具运动
- 自动导航模式：根据上位机发送的路径点进行自主导航
- GPS采点模式：记录当前GPS坐标，用于后续路径规划
- 调试模式：用于系统调试，输出调试信息
- 上位机与下位机通信：使用自定义协议，通过串口传输
- 数据帧格式：22字节，包含姿态数据、GPS数据、控制指令等
- 通信速率：921600bps
- 确保使用正确的STM32型号（大容量产品，如ZET6）
- 严格按照连线图连接传感器和执行器
- 首次使用时，确保传感器正确校准
- 上位机程序需要与下位机程序版本匹配
- 调试时建议先在调试模式下测试各模块功能
- 如有意向共同开发，请联系作者
- Email:matreshka999@icloud.com
- 项目支持链接：AFDIAN
本项目当前基于STM32标准库开发。如果您希望将其转换为使用HAL库，可以按照以下步骤进行：
- 安装最新版本的STM32CubeMX
- 安装STM32CubeF1 HAL库包
- 更新Keil MDK-ARM到支持HAL库的版本
- 打开STM32CubeMX，选择芯片型号为STM32F103ZET6
- 配置时钟树，设置为72MHz（与原项目保持一致）
- 配置GPIO引脚：根据原项目的【STM32资源使用情况.xlsx】表格，将所有IO口重新配置到HAL库项目中
- 配置外设：
- 串口（USART1用于通信，USART3用于GPS）
- I2C（用于传感器通信）
- SPI（如果使用NRF24L01）
- 定时器（TIM8用于PWM输出，其他定时器用于输入捕获等）
- DMA（用于GPS数据接收等）
- 生成Keil MDK-ARM项目
- 将原项目中的核心算法和业务逻辑代码迁移到新的HAL库项目中：
- 姿态解算算法（Madgwick）
- PID控制算法
- 路径规划算法
- 环形缓冲区实现
- 任务调度框架
- 有限状态机逻辑
- 替换所有标准库函数调用为对应的HAL库函数：
- GPIO操作：
GPIO_SetBits()→HAL_GPIO_WritePin() - 串口操作：
USART_SendData()→HAL_UART_Transmit() - I2C操作：
I2C_Start()→HAL_I2C_Master_Transmit() - 定时器操作：
TIM_SetCompare1()→__HAL_TIM_SET_COMPARE() - DMA操作：
DMA_Cmd()→HAL_DMA_Start()
- GPIO操作：
- 重写中断处理函数，使用HAL库的中断回调机制
- 调整时钟配置和系统初始化代码
- 编译新的HAL库项目，解决编译错误
- 逐步测试各个模块的功能：
- 传感器数据采集
- 姿态解算
- 电机控制
- 通信功能
- 与上位机程序联调，确保数据格式兼容
- 进行实机测试，验证系统稳定性
- HAL库的API设计与标准库有较大差异，需要仔细查阅HAL库文档
- HAL库的初始化流程与标准库不同，需要重新设计系统启动流程
- HAL库的中断处理机制是基于回调函数的，需要重新组织中断相关代码
- 转换过程中可能会遇到性能差异，需要进行性能测试和优化
- 建议先在小范围模块上进行转换测试，确保可行性后再全面转换