feat(gml670-v2): 添加二进制协议定义与 ADS1256 SPI 驱动
- protocol.h: CoP/Encoder/Resistance/Spotter/Heartbeat 帧定义， GML670 50kg ADC→kg 标定参数 - ads1256: SPI 命令模式驱动，BUFEN=1 解决高阻抗负载误差， 3750 SPS 平衡精度与采样率，SELFCAL + 寄存器回读校验 Co-Authored-By: Claude Opus 4.6 (1M context) <noreply@anthropic.com>
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#pragma once
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#include <stdint.h>
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/* sensor.c 切换通道时需要此寄存器地址 */
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#define ADS1256_REG_MUX 0x01
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/**
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* @brief 初始化 ADS1256：配置 GPIO/SPI，复位芯片，写入寄存器，自校准。
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* @return 0 成功，负 errno 失败。
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*/
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int ads1256_init(void);
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/**
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* @brief 等待 DRDY 拉低（转换结果可读），带超时保护。
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* @param timeout_ms 超时时间（毫秒）。
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*/
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void ads1256_wait_drdy(uint16_t timeout_ms);
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/**
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* @brief 向 ADS1256 写单个寄存器。
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* @param reg 目标寄存器地址。
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* @param val 要写入的值。
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*/
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void ads1256_write_reg(uint8_t reg, uint8_t val);
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/**
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* @brief 从 ADS1256 读单个寄存器。
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* @param reg 目标寄存器地址。
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* @return 寄存器值。
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*/
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uint8_t ads1256_read_reg(uint8_t reg);
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/**
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* @brief 发送 SYNC + WAKEUP 命令，触发一次同步采样。
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*/
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void ads1256_sync_wakeup(void);
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/**
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* @brief 硬件复位 ADS1256（通过 RESET 引脚），等待复位后自校准完成。
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*/
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void ads1256_hwreset(void);
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/**
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* @brief 读取当前 24 位转换结果，符号扩展为 int32_t。
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* @return ADC 原始值。
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*/
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int32_t ads1256_read_data(void);
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/**
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* @brief 发送单字节命令到 ADS1256。
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* @param cmd 命令字。
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*/
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void ads1256_write_cmd(uint8_t cmd);
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+132
@@ -0,0 +1,132 @@
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#pragma once
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#include <stdbool.h>
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#include <stdint.h>
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/* ─── 帧常量 ─── */
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/* 双帧头比单字节魔数更容易在连续字节流里完成包起始判定。 */
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#define PROTO_SYNC0 0xAAU
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#define PROTO_SYNC1 0x55U
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#define PROTO_TYPE_COP 0x01U /* 上行: 压力中心 (CoP) 帧 */
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#define PROTO_TYPE_ENCODER 0x02U /* 上行: 电机编码器帧（预留） */
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#define PROTO_TYPE_RESISTANCE 0x10U /* 下行: 阻力参数 (K, B, Tau) */
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#define PROTO_TYPE_SPOTTER 0x11U /* 下行: Spotter Mode 保护阈值 */
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#define PROTO_TYPE_HEARTBEAT 0x20U /* 下行: 心跳包 */
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/* CoP flags 位定义 */
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#define COP_FLAG_FORCE_VALID 0x01U /* 总力 > 阈值，CoP 坐标有意义 */
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/* ─── 板面几何 & 传感器标定 ─── */
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/* 传感器到板面中心的半宽、半长 (mm)。 */
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#define BOARD_HALF_WIDTH_MM 100.0f
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#define BOARD_HALF_LENGTH_MM 100.0f
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/*
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* ADC → kg 换算推导：
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* GML670 50kg: 灵敏度 1.75 mV/V, 激励 5V → 满量程输出 8.75 mV
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* ADS1256: PGA=64, VREF=2.5V → 满量程 ±78.125 mV
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* 50kg 对应 ADC counts = 8.75 / 78.125 × 8388607 ≈ 939524
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* 1 LSB = 50.0 / 939524 ≈ 5.322e-5 kg
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* 如实际激励电压或 VREF 不同，按比例修正此系数。
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*/
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#define SENSOR_EXCITATION_V 5.0f
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#define SENSOR_SENSITIVITY_MVV 1.75f
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#define SENSOR_RATED_LOAD_KG 50.0f
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#define ADS1256_VREF_V 2.5f
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#define ADS1256_PGA 64
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#define ADC_COUNTS_AT_RATED \
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((SENSOR_SENSITIVITY_MVV * SENSOR_EXCITATION_V) / (2.0f * ADS1256_VREF_V * 1000.0f / ADS1256_PGA) * 8388607.0f)
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#define ADC_TO_FORCE_SCALE (SENSOR_RATED_LOAD_KG / ADC_COUNTS_AT_RATED)
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/* 总重低于此值时 CoP 无意义（除零保护），单位 kg */
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#define COP_MIN_FORCE_THRESHOLD 0.5f
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/* ─── 上行: CoP 帧 (17 bytes, 50 Hz) ───
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*
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* [AA 55 01 seq flags cop_x(4) cop_y(4) force(4)]
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*/
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struct cop_frame_t {
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uint8_t sync0; /* = PROTO_SYNC0 */
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uint8_t sync1; /* = PROTO_SYNC1 */
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uint8_t type; /* = PROTO_TYPE_COP */
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uint8_t seq; /* 包序号 0-255 滚动，用于丢包检测 */
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uint8_t flags; /* bit0: force_valid */
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float cop_x; /* 压力中心 X (mm)，板面坐标系 */
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float cop_y; /* 压力中心 Y (mm)，板面坐标系 */
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float force; /* 总重量 (kg) */
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} __attribute__((packed));
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union cop_pkt_t {
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struct cop_frame_t frame;
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uint8_t bytes[sizeof(struct cop_frame_t)];
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};
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/* ─── 上行: 电机编码器帧 (13 bytes, 预留) ───
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*
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* [AA 55 02 seq flags cable_length(4) velocity(4)]
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*/
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struct encoder_frame_t {
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uint8_t sync0; /* = PROTO_SYNC0 */
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||||
uint8_t sync1; /* = PROTO_SYNC1 */
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uint8_t type; /* = PROTO_TYPE_ENCODER */
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||||
uint8_t seq; /* 包序号 */
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uint8_t flags; /* 预留，填 0 */
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float cable_length; /* 拉索长度 (mm) */
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||||
float velocity; /* 拉索速度 (mm/s) */
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} __attribute__((packed));
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union encoder_pkt_t {
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struct encoder_frame_t frame;
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||||
uint8_t bytes[sizeof(struct encoder_frame_t)];
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};
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/* ─── 下行: 阻力参数帧 (15 bytes) ───
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*
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* [AA 55 10 K(4) B(4) Tau(4)]
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*/
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struct resistance_frame_t {
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uint8_t sync0; /* = PROTO_SYNC0 */
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||||
uint8_t sync1; /* = PROTO_SYNC1 */
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uint8_t type; /* = PROTO_TYPE_RESISTANCE */
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float K; /* 刚度 (N/m) */
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float B; /* 阻尼 (Ns/m) */
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float Tau; /* 时间常数 (s) */
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} __attribute__((packed));
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union resistance_pkt_t {
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struct resistance_frame_t frame;
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||||
uint8_t bytes[sizeof(struct resistance_frame_t)];
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};
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/* ─── 下行: Spotter Mode 帧 (8 bytes) ───
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*
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* [AA 55 11 threshold(4) enable]
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*/
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struct spotter_frame_t {
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||||
uint8_t sync0; /* = PROTO_SYNC0 */
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||||
uint8_t sync1; /* = PROTO_SYNC1 */
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uint8_t type; /* = PROTO_TYPE_SPOTTER */
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float threshold; /* 保护力阈值 (N) */
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uint8_t enable; /* 0 = 关闭, 1 = 启用 */
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} __attribute__((packed));
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union spotter_pkt_t {
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struct spotter_frame_t frame;
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||||
uint8_t bytes[sizeof(struct spotter_frame_t)];
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||||
};
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/* ─── 下行: 心跳帧 (4 bytes, ~1 Hz) ───
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*
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* [AA 55 20 counter]
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*/
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struct heartbeat_frame_t {
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||||
uint8_t sync0; /* = PROTO_SYNC0 */
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||||
uint8_t sync1; /* = PROTO_SYNC1 */
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||||
uint8_t type; /* = PROTO_TYPE_HEARTBEAT */
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||||
uint8_t counter; /* 滚动计数，用于活性检测 */
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||||
} __attribute__((packed));
|
||||
|
||||
union heartbeat_pkt_t {
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||||
struct heartbeat_frame_t frame;
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||||
uint8_t bytes[sizeof(struct heartbeat_frame_t)];
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||||
};
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