diff --git a/doc/BALANCE_BOARD_PROTOCOL.md b/doc/BALANCE_BOARD_PROTOCOL.md index 616ede5..d553c9b 100644 --- a/doc/BALANCE_BOARD_PROTOCOL.md +++ b/doc/BALANCE_BOARD_PROTOCOL.md @@ -27,19 +27,21 @@ 当前协议使用双帧头 `0xAA 0x55` 作为包起始标记。所有多字节字段按 Little Endian 编码。 +每帧末尾附加 1 字节 CRC-8/MAXIM 校验(poly=`0x31`, init=`0x00`, refin=true, refout=true, xorout=`0x00`)。校验范围为帧头之后、CRC 字节之前的所有字段(即跳过 `sync0`/`sync1`)。调用方式:`crc8(data + 2, len - 3, 0x31, 0x00, true)`。 + | 类型名 | 值 | 方向 | 长度 | 频率 | 说明 | |--------|----|------|------|------|------| -| `PROTO_TYPE_COP` | `0x01` | 平衡板 -> 基站 | `17` | 50 Hz | 压力中心帧 | -| `PROTO_TYPE_ENCODER` | `0x02` | 平衡板 -> 基站 | `13` | TBD | 电机编码器帧(预留) | -| `PROTO_TYPE_RESISTANCE` | `0x10` | 基站 -> 平衡板 | `15` | 按需 | 阻力参数帧 | -| `PROTO_TYPE_SPOTTER` | `0x11` | 基站 -> 平衡板 | `8` | 按需 | 保护模式帧 | -| `PROTO_TYPE_HEARTBEAT` | `0x20` | 基站 -> 平衡板 | `4` | ~1 Hz | 心跳帧 | +| `PROTO_TYPE_COP` | `0x01` | 平衡板 -> 基站 | `18` | 50 Hz | 压力中心帧 | +| `PROTO_TYPE_ENCODER` | `0x02` | 平衡板 -> 基站 | `14` | TBD | 电机编码器帧(预留) | +| `PROTO_TYPE_RESISTANCE` | `0x10` | 基站 -> 平衡板 | `16` | 按需 | 阻力参数帧 | +| `PROTO_TYPE_SPOTTER` | `0x11` | 基站 -> 平衡板 | `9` | 按需 | 保护模式帧 | +| `PROTO_TYPE_HEARTBEAT` | `0x20` | 基站 -> 平衡板 | `5` | ~1 Hz | 心跳帧 | ## 3. 上行数据包 ### 3.1 压力中心帧 (CoP) -CoP 帧固定 17 字节,结构如下: +CoP 帧固定 18 字节,结构如下: | 字节偏移 | 字段 | 类型 | 值/范围 | 说明 | |----------|------|------|---------|------| @@ -51,6 +53,7 @@ CoP 帧固定 17 字节,结构如下: | `5-8` | `cop_x` | `float32 LE` | - | 压力中心 X 坐标 (mm) | | `9-12` | `cop_y` | `float32 LE` | - | 压力中心 Y 坐标 (mm) | | `13-16` | `force` | `float32 LE` | - | 总压力 (N) | +| `17` | `crc` | `uint8` | - | CRC-8/MAXIM 校验 | #### flags 位定义 @@ -94,7 +97,7 @@ CoP_Y = (F0 * y0 + F1 * y1 + F2 * y2 + F3 * y3) / F_total 下面是一个 CoP 帧示例(CoP 有效): ```text -AA 55 01 2A 01 00 00 F0 41 00 00 48 42 00 80 BB 44 +AA 55 01 2A 01 00 00 F0 41 00 00 48 42 00 80 BB 44 XX ``` 含义如下: @@ -106,10 +109,11 @@ AA 55 01 2A 01 00 00 F0 41 00 00 48 42 00 80 BB 44 - `00 00 F0 41`:`cop_x = 30.0` mm(LE float32) - `00 00 48 42`:`cop_y = 50.0` mm(LE float32) - `00 80 BB 44`:`force = 1500.0` N(LE float32) +- `XX`:CRC-8/MAXIM(对字节 `[2..16]` 计算) ### 3.2 电机编码器帧(预留) -编码器帧固定 13 字节,结构如下。该帧目前仅在协议中预留定义,固件暂不实现。 +编码器帧固定 14 字节,结构如下。该帧目前仅在协议中预留定义,固件暂不实现。 | 字节偏移 | 字段 | 类型 | 值/范围 | 说明 | |----------|------|------|---------|------| @@ -120,12 +124,13 @@ AA 55 01 2A 01 00 00 F0 41 00 00 48 42 00 80 BB 44 | `4` | `flags` | `uint8` | `0` | 预留 | | `5-8` | `cable_length` | `float32 LE` | - | 拉索长度 (mm) | | `9-12` | `velocity` | `float32 LE` | - | 拉索速度 (mm/s) | +| `13` | `crc` | `uint8` | - | CRC-8/MAXIM 校验 | ## 4. 下行数据包 ### 4.1 阻力参数帧 -阻力参数帧固定 15 字节,用于基站向平衡板下发电机阻力控制参数。 +阻力参数帧固定 16 字节,用于基站向平衡板下发电机阻力控制参数。 | 字节偏移 | 字段 | 类型 | 值/范围 | 说明 | |----------|------|------|---------|------| @@ -135,11 +140,12 @@ AA 55 01 2A 01 00 00 F0 41 00 00 48 42 00 80 BB 44 | `3-6` | `K` | `float32 LE` | - | 刚度 (N/m) | | `7-10` | `B` | `float32 LE` | - | 阻尼 (Ns/m) | | `11-14` | `Tau` | `float32 LE` | - | 时间常数 (s) | +| `15` | `crc` | `uint8` | - | CRC-8/MAXIM 校验 | #### 示例 ```text -AA 55 10 00 00 C8 42 00 00 48 41 CD CC 4C 3E +AA 55 10 00 00 C8 42 00 00 48 41 CD CC 4C 3E XX ``` 含义如下: @@ -148,10 +154,11 @@ AA 55 10 00 00 C8 42 00 00 48 41 CD CC 4C 3E - `00 00 C8 42`:`K = 100.0` N/m - `00 00 48 41`:`B = 12.5` Ns/m - `CD CC 4C 3E`:`Tau = 0.2` s +- `XX`:CRC-8/MAXIM ### 4.2 Spotter Mode 帧 -Spotter 帧固定 8 字节,用于启用或关闭保护模式。 +Spotter 帧固定 9 字节,用于启用或关闭保护模式。 | 字节偏移 | 字段 | 类型 | 值/范围 | 说明 | |----------|------|------|---------|------| @@ -160,18 +167,19 @@ Spotter 帧固定 8 字节,用于启用或关闭保护模式。 | `2` | `type` | `uint8` | `0x11` | Spotter 包类型 | | `3-6` | `threshold` | `float32 LE` | - | 保护力阈值 (N) | | `7` | `enable` | `uint8` | `0` 或 `1` | `0` = 关闭, `1` = 启用 | +| `8` | `crc` | `uint8` | - | CRC-8/MAXIM 校验 | #### 示例 启用 Spotter Mode,阈值 500 N: ```text -AA 55 11 00 00 FA 43 01 +AA 55 11 00 00 FA 43 01 XX ``` ### 4.3 心跳帧 -心跳帧固定 4 字节,基站以约 1 Hz 频率发送,用于活性检测。 +心跳帧固定 5 字节,基站以约 1 Hz 频率发送,用于活性检测。 | 字节偏移 | 字段 | 类型 | 值/范围 | 说明 | |----------|------|------|---------|------| @@ -179,18 +187,19 @@ AA 55 11 00 00 FA 43 01 | `1` | `sync1` | `uint8` | `0x55` | 帧头第 2 字节 | | `2` | `type` | `uint8` | `0x20` | 心跳包类型 | | `3` | `counter` | `uint8` | `0-255` | 滚动计数 | +| `4` | `crc` | `uint8` | - | CRC-8/MAXIM 校验 | #### 示例 ```text -AA 55 20 05 +AA 55 20 05 XX ``` -含义:心跳包,计数 `5`。 +含义:心跳包,计数 `5`,`XX` 为 CRC。 ## 5. 当前实现约束 -- CoP 帧固定 17 字节,可在最小 ATT MTU 23(NUS 有效负载 20 字节)下传输。 +- CoP 帧固定 18 字节,可在最小 ATT MTU 23(NUS 有效负载 20 字节)下传输。 - 50 Hz CoP 上行流隐式充当平衡板到基站的活性检测,因此心跳仅为下行。 - 传感器通道到物理位置的映射:MUX `{0x01, 0x23, 0x45, 0x67}` → FL/FR/BR/BL。 - `BOARD_HALF_WIDTH_MM = 200`,`BOARD_HALF_LENGTH_MM = 200`(后续可能调整)。 diff --git a/inc/protocol.h b/inc/protocol.h index 67ce18a..872f0a0 100644 --- a/inc/protocol.h +++ b/inc/protocol.h @@ -1,6 +1,7 @@ #pragma once #include #include +#include /* ─── 帧常量 ─── */ /* 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。 */ @@ -41,9 +42,9 @@ /* 总重低于此值时 CoP 无意义(除零保护),单位 kg */ #define COP_MIN_FORCE_THRESHOLD 0.5f -/* ─── 上行: CoP 帧 (17 bytes, 50 Hz) ─── +/* ─── 上行: CoP 帧 (18 bytes, 50 Hz) ─── * - * [AA 55 01 seq flags cop_x(4) cop_y(4) force(4)] + * [AA 55 01 seq flags cop_x(4) cop_y(4) force(4) crc] */ struct cop_frame_t { uint8_t sync0; /* = PROTO_SYNC0 */ @@ -54,6 +55,7 @@ struct cop_frame_t { float cop_x; /* 压力中心 X (mm),板面坐标系 */ float cop_y; /* 压力中心 Y (mm),板面坐标系 */ float force; /* 总重量 (kg) */ + uint8_t crc; /* CRC-8/MAXIM, 校验 type~force */ } __attribute__((packed)); union cop_pkt_t { @@ -61,9 +63,9 @@ union cop_pkt_t { uint8_t bytes[sizeof(struct cop_frame_t)]; }; -/* ─── 上行: 电机编码器帧 (13 bytes, 预留) ─── +/* ─── 上行: 电机编码器帧 (14 bytes, 预留) ─── * - * [AA 55 02 seq flags cable_length(4) velocity(4)] + * [AA 55 02 seq flags cable_length(4) velocity(4) crc] */ struct encoder_frame_t { uint8_t sync0; /* = PROTO_SYNC0 */ @@ -73,6 +75,7 @@ struct encoder_frame_t { uint8_t flags; /* 预留,填 0 */ float cable_length; /* 拉索长度 (mm) */ float velocity; /* 拉索速度 (mm/s) */ + uint8_t crc; /* CRC-8/MAXIM */ } __attribute__((packed)); union encoder_pkt_t { @@ -80,9 +83,9 @@ union encoder_pkt_t { uint8_t bytes[sizeof(struct encoder_frame_t)]; }; -/* ─── 下行: 阻力参数帧 (15 bytes) ─── +/* ─── 下行: 阻力参数帧 (16 bytes) ─── * - * [AA 55 10 K(4) B(4) Tau(4)] + * [AA 55 10 K(4) B(4) Tau(4) crc] */ struct resistance_frame_t { uint8_t sync0; /* = PROTO_SYNC0 */ @@ -91,6 +94,7 @@ struct resistance_frame_t { float K; /* 刚度 (N/m) */ float B; /* 阻尼 (Ns/m) */ float Tau; /* 时间常数 (s) */ + uint8_t crc; /* CRC-8/MAXIM */ } __attribute__((packed)); union resistance_pkt_t { @@ -98,9 +102,9 @@ union resistance_pkt_t { uint8_t bytes[sizeof(struct resistance_frame_t)]; }; -/* ─── 下行: Spotter Mode 帧 (8 bytes) ─── +/* ─── 下行: Spotter Mode 帧 (9 bytes) ─── * - * [AA 55 11 threshold(4) enable] + * [AA 55 11 threshold(4) enable crc] */ struct spotter_frame_t { uint8_t sync0; /* = PROTO_SYNC0 */ @@ -108,6 +112,7 @@ struct spotter_frame_t { uint8_t type; /* = PROTO_TYPE_SPOTTER */ float threshold; /* 保护力阈值 (N) */ uint8_t enable; /* 0 = 关闭, 1 = 启用 */ + uint8_t crc; /* CRC-8/MAXIM */ } __attribute__((packed)); union spotter_pkt_t { @@ -115,15 +120,16 @@ union spotter_pkt_t { uint8_t bytes[sizeof(struct spotter_frame_t)]; }; -/* ─── 下行: 心跳帧 (4 bytes, ~1 Hz) ─── +/* ─── 下行: 心跳帧 (5 bytes, ~1 Hz) ─── * - * [AA 55 20 counter] + * [AA 55 20 counter crc] */ struct heartbeat_frame_t { uint8_t sync0; /* = PROTO_SYNC0 */ uint8_t sync1; /* = PROTO_SYNC1 */ uint8_t type; /* = PROTO_TYPE_HEARTBEAT */ uint8_t counter; /* 滚动计数,用于活性检测 */ + uint8_t crc; /* CRC-8/MAXIM */ } __attribute__((packed)); union heartbeat_pkt_t { diff --git a/prj.conf b/prj.conf index 1959d0a..6ec0a81 100644 --- a/prj.conf +++ b/prj.conf @@ -27,3 +27,5 @@ CONFIG_LOG_BACKEND_RTT=y CONFIG_LOG_BACKEND_UART=n CONFIG_LOG_MODE_IMMEDIATE=y CONFIG_MAIN_STACK_SIZE=4096 + +CONFIG_CRC=y diff --git a/src/ble_transport.c b/src/ble_transport.c index c425ca5..e5f8011 100644 --- a/src/ble_transport.c +++ b/src/ble_transport.c @@ -78,6 +78,11 @@ static void nus_received_cb(struct bt_conn *conn, const uint8_t *data, uint16_t switch (data[2]) { case PROTO_TYPE_RESISTANCE: if (len >= sizeof(struct resistance_frame_t)) { + uint8_t crc = crc8(data + 2, sizeof(struct resistance_frame_t) - 3, 0x31, 0x00, true); + if (data[sizeof(struct resistance_frame_t) - 1] != crc) { + LOG_WRN("Resistance frame CRC mismatch"); + break; + } union resistance_pkt_t pkt; memcpy(pkt.bytes, data, sizeof(struct resistance_frame_t)); resistance_K = pkt.frame.K; @@ -90,6 +95,11 @@ static void nus_received_cb(struct bt_conn *conn, const uint8_t *data, uint16_t break; case PROTO_TYPE_SPOTTER: if (len >= sizeof(struct spotter_frame_t)) { + uint8_t crc = crc8(data + 2, sizeof(struct spotter_frame_t) - 3, 0x31, 0x00, true); + if (data[sizeof(struct spotter_frame_t) - 1] != crc) { + LOG_WRN("Spotter frame CRC mismatch"); + break; + } union spotter_pkt_t pkt; memcpy(pkt.bytes, data, sizeof(struct spotter_frame_t)); spotter_threshold = pkt.frame.threshold; @@ -99,6 +109,11 @@ static void nus_received_cb(struct bt_conn *conn, const uint8_t *data, uint16_t break; case PROTO_TYPE_HEARTBEAT: if (len >= sizeof(struct heartbeat_frame_t)) { + uint8_t crc = crc8(data + 2, sizeof(struct heartbeat_frame_t) - 3, 0x31, 0x00, true); + if (data[sizeof(struct heartbeat_frame_t) - 1] != crc) { + LOG_WRN("Heartbeat frame CRC mismatch"); + break; + } last_heartbeat_ms = k_uptime_get(); LOG_DBG("RX Heartbeat"); } diff --git a/src/main.c b/src/main.c index d88b12e..ed97819 100644 --- a/src/main.c +++ b/src/main.c @@ -23,9 +23,8 @@ int main(void) { ble_transport_adv_start(); if (sensor_init()) return 0; - while (1) { - k_sleep(K_SECONDS(1)); - } + + k_sleep(K_FOREVER); return 0; } diff --git a/src/sensor.c b/src/sensor.c index 8132566..6828661 100644 --- a/src/sensor.c +++ b/src/sensor.c @@ -163,6 +163,7 @@ static void sensor_thread_fn(void *p1, void *p2, void *p3) { pkt.frame.cop_x = cop_x; pkt.frame.cop_y = cop_y; pkt.frame.force = force; + pkt.frame.crc = crc8(pkt.bytes + 2, sizeof(pkt.bytes) - 3, 0x31, 0x00, true); /* 发送 */ ble_transport_send(pkt.bytes, sizeof(pkt.bytes));