feat: 更新第九章
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chapt9/fishbot_motion_control/src/main.cpp
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152
chapt9/fishbot_motion_control/src/main.cpp
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@@ -0,0 +1,152 @@
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#include <Arduino.h>
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#include <Esp32PcntEncoder.h>
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#include <Esp32McpwmMotor.h>
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#include <PidController.h>
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#include <Kinematics.h>
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// 引入Microros和wifi相关的库
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#include <WiFi.h>
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#include <micro_ros_platformio.h>
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#include <rcl/rcl.h>
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#include <rclc/rclc.h>
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#include <rclc/executor.h>
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#include <geometry_msgs/msg/twist.h> // 消息接口
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#include <nav_msgs/msg/odometry.h> // 里程计消息接口
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#include <micro_ros_utilities/string_utilities.h> // 引入字符串内存分配初始化工具
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// 声明一些相关的结构体对象
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rcl_allocator_t allocator; // 内存分配器，用于动态内存分配管理
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rclc_support_t support; // 用于存储时钟，内存分配器和上下文，用于提供支持
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rclc_executor_t executor; // 执行器，用于管理订阅和计时器回调的执行
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rcl_node_t node; // 节点，用于创建节点
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rcl_subscription_t sub_cmd_vel; // 创建一个订阅者
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geometry_msgs__msg__Twist msg_cmd_vel; // 订阅到的数据存储到这里
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rcl_publisher_t pub_odom; // 创建一个里程计发布者
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nav_msgs__msg__Odometry msg_odom; // 里程计消息存储到这里
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rcl_timer_t timer; // 定时器，可以定时调用某个函数
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Esp32PcntEncoder encoders[2]; // 创建一个数组用于存储两个编码器
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Esp32McpwmMotor motor; // 创建一个名为motor的对象，用于控制电机
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PidController pid_controller[2];
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Kinematics kinematics;
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float target_linear_speed = 0.0; // 单位 毫米每秒
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float target_angular_speed = 0.0; // 单位 弧度每秒
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float out_left_speed = 0.0; // 输出的左右轮速度，不是反馈的左右轮速度
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float out_right_speed = 0.0;
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// 定时器的回调函数
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void timer_callback(rcl_timer_t* timer,int64_t last_call_time)
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{
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// 完成里程计的发布
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odom_t odom = kinematics.get_odom(); // 获取当前的里程计
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int64_t stamp = rmw_uros_epoch_millis(); // 获取当前的时间
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msg_odom.header.stamp.sec = static_cast<int32_t>(stamp/1000); // 秒部分
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msg_odom.header.stamp.nanosec = static_cast<int32_t>((stamp%1000)*1e6); // 纳秒部分
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msg_odom.pose.pose.position.x = odom.x;
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msg_odom.pose.pose.position.y = odom.y;
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msg_odom.pose.pose.orientation.w = cos(odom.angle*0.5);
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msg_odom.pose.pose.orientation.x = 0;
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msg_odom.pose.pose.orientation.y = 0;
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msg_odom.pose.pose.orientation.z = sin(odom.angle*0.5);
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msg_odom.twist.twist.linear.x = odom.linear_speed;
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msg_odom.twist.twist.angular.z = odom.angular_speed;
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// 发布里程计，把数据发出去
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if(rcl_publish(&pub_odom,&msg_odom,NULL)!=RCL_RET_OK)
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{
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Serial.println("error: odom pub failed!");
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}
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}
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void twist_callback(const void * msg_in)
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{
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// 将受到的消息指针转换成 geometry_msgs__msg__Twist 类型的指针
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const geometry_msgs__msg__Twist* msg = (const geometry_msgs__msg__Twist*)msg_in;
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target_linear_speed = msg->linear.x * 1000;
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target_angular_speed = msg->angular.z;
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kinematics.kinematics_inverse(target_linear_speed, target_angular_speed, &out_left_speed, &out_right_speed);
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Serial.printf("OUT:left_speed=%f,right_speed=%f\n", out_left_speed, out_right_speed);
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pid_controller[0].update_target(out_left_speed);
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pid_controller[1].update_target(out_right_speed);
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}
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// 单独创建一个任务运行 micro-ROS 相当于一个线程
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void microros_task(void *args)
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{
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// 1.设置传输协议并延迟一段时间等待设置的完成
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IPAddress agent_ip;
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agent_ip.fromString("192.168.1.103"); // 设置agent的IP地址
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set_microros_wifi_transports("fishros", "88888888", agent_ip, 8888); // 设置传输协议
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delay(3000); // 等待2秒,等待WIFI连接
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// 2.初始化内存分配器
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allocator = rcl_get_default_allocator(); // 获取默认的内存分配器
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// 3.初始化支持
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rclc_support_init(&support, 0, NULL, &allocator); // 初始化支持
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// 4.初始化节点
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rclc_node_init_default(&node, "fishbot_motion_control", "", &support); // 初始化节点
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// 5.初始化执行器
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unsigned int num_handles = 2; // 订阅和计时器的回调数量,注意这是一个要改的参数
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rclc_executor_init(&executor, &support.context, num_handles, &allocator); // 初始化执行器
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// 初始化订阅者，并将其添加到执行其中
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rclc_subscription_init_best_effort(&sub_cmd_vel,&node, ROSIDL_GET_MSG_TYPE_SUPPORT(geometry_msgs,msg,Twist),"/cmd_vel");
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rclc_executor_add_subscription(&executor,&sub_cmd_vel,&msg_cmd_vel,&twist_callback,ON_NEW_DATA);
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// 初始化msg
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msg_odom.header.frame_id = micro_ros_string_utilities_set(msg_odom.header.frame_id, "odom");
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msg_odom.child_frame_id = micro_ros_string_utilities_set(msg_odom.child_frame_id, "base_footprint");
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// 初始化发布者和定时器
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rclc_publisher_init_best_effort(&pub_odom,&node,ROSIDL_GET_MSG_TYPE_SUPPORT(nav_msgs,msg,Odometry),"/odom");
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rclc_timer_init_default(&timer,&support,RCL_MS_TO_NS(50),timer_callback);
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rclc_executor_add_timer(&executor,&timer);
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// 时间同步
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while (!rmw_uros_epoch_synchronized())
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{
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rmw_uros_sync_session(1000);
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delay(10);
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}
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// 循环执行器
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rclc_executor_spin(&executor);
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}
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// v=w*r
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// r = v/w = 0.05/0.1 = 0.5 0.02/0.1 = 0.2 m
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void setup()
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{
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// 初始化串口
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Serial.begin(115200); // 初始化串口通信，设置通信速率为115200
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// 初始化电机驱动器
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motor.attachMotor(0, 22, 23); // 将电机0连接到引脚22和引脚23
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motor.attachMotor(1, 12, 13); // 将电机1连接到引脚12和引脚13
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// 初始化编码器
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encoders[0].init(0, 32, 33); // 初始化第一个编码器，使用GPIO 32和33连接
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encoders[1].init(1, 26, 25); // 初始化第二个编码器，使用GPIO 26和25连接
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// 初始化PID控制器的参数
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pid_controller[0].update_pid(0.625, 0.125, 0.0);
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pid_controller[1].update_pid(0.625, 0.125, 0.0);
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pid_controller[0].out_limit(-100, 100);
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pid_controller[1].out_limit(-100, 100);
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// 初始化运动学参数
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kinematics.set_wheel_distance(175); // mm
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kinematics.set_motor_param(0, 0.105805);
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kinematics.set_motor_param(1, 0.105805);
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// 测试下运动学逆解
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// 创建一个任务运行 micro-ROS
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xTaskCreate(microros_task, "microros_task", 10240, NULL, 1, NULL);
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}
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void loop()
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{
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delay(10); // 等待10毫秒
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kinematics.update_motor_speed(millis(), encoders[0].getTicks(), encoders[1].getTicks()); // 记得调用更新电机速度函数
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motor.updateMotorSpeed(0, pid_controller[0].update(
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kinematics.get_motor_speed(0)));
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motor.updateMotorSpeed(1, pid_controller[1].update(kinematics.get_motor_speed(1)));
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// Serial.printf("speed1=%d,speed2=%d\n",kinematics.get_motor_speed(0),kinematics.get_motor_speed(1));
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// Serial.printf("x,y,yaw=%f,%f,%f\n", kinematics.get_odom().x, kinematics.get_odom().y, kinematics.get_odom().angle);
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}
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