硬件驱动

串口通信驱动

venom_serial_driver — NUC 与 DJI C 板串口通信驱动。

模块定位

venom_serial_driver 是 NUC 与 DJI C 板之间的串口桥接层，负责：

  • 接收上层 /cmd_vel 与 /auto_aim
  • 打包成下位机协议帧并通过串口发送
  • 解析 C 板回传状态
  • 向 ROS 2 发布底盘状态、比赛状态和枪口初速等信息

它是导航控制、自瞄控制与底层执行机构之间的统一出口。

输入与输出

完整系统级话题参考见 话题参考。

订阅

话题 消息类型 说明
/cmd_vel geometry_msgs/Twist 底盘速度指令。当前驱动实际使用 linear.x、linear.y 和 angular.z。
/auto_aim venom_serial_driver/AutoAimCmd 自瞄控制量，包括 pitch、yaw、检测状态、跟踪状态、开火标志、距离和图像投影点。

发布

话题 消息类型 说明
/robot_status venom_serial_driver/RobotStatus C 板回传的机器人状态，包括底盘速度与云台角度等。
/game_status venom_serial_driver/GameStatus 比赛状态，包括血量、枪口热量、比赛进程、RFID 等。

推荐启动方式

ros2 launch venom_serial_driver serial_driver.launch.py

参数说明

当前默认配置文件：

参数名 作用 默认值
port_name 串口设备路径。必须和实际 USB 转串口设备一致。 "/dev/ttyUSB0"
baud_rate 串口波特率。要与 C 板协议设置完全一致。 921600
timeout 串口读超时，单位秒。过小会频繁空读，过大则影响异常恢复速度。 0.1
loop_rate 串口接收轮询频率，单位 Hz。值越大，状态更新越及时，但 CPU 占用更高。 50
cmd_vel_topic 底盘速度命令输入话题。 "/cmd_vel"
auto_aim_topic 自瞄控制输入话题。 "/auto_aim"
venom_cmd_topic 文本调试/状态汇总输出话题。 "/venom_cmd"
robot_status_topic 机器人状态输出话题。 "/robot_status"
game_status_topic 比赛状态输出话题。 "/game_status"
vision_timeout 自瞄指令超时阈值，单位秒。超过后串口节点会把旧的视觉控制视为过期。 0.2
default_frame_x 当视觉没有给出图像坐标时使用的默认像素 x。 0
default_frame_y 当视觉没有给出图像坐标时使用的默认像素 y。 0
pitch_sign pitch 方向符号修正。云台方向与软件约定不一致时可用它翻转。 1.0
yaw_sign yaw 方向符号修正。云台方向与软件约定不一致时可用它翻转。 1.0
heartbeat_rate 最小控制发送频率，单位 Hz。0.0 表示关闭心跳，仅在收到新命令时发送。 0.0

调试重点

  • 串口打不开，先查 port_name 和设备权限
  • 控制有延迟，先查 loop_rate、heartbeat_rate 和底层串口缓存
  • 云台左右或上下反了，优先改 pitch_sign / yaw_sign
  • 自瞄偶尔掉控制，优先查 vision_timeout 是否过短

通信协议

完整二进制协议说明见 protocol.md。

帧格式

NUC -> C 板（控制指令）

[0xA5][len(2)][0x02][data][CRC16(2)]

C 板 -> NUC（状态回传）

[0x5A][len(2)][0x01][data][CRC16(2)]

测试方法

查看状态回传

ros2 topic echo /robot_status
ros2 topic echo /game_status

发送底盘速度指令

ros2 topic pub /cmd_vel geometry_msgs/msg/Twist \
  '{linear: {x: 0.1, y: 0.0, z: 0.0}}'

发送自瞄控制指令

ros2 topic pub /auto_aim venom_serial_driver/msg/AutoAimCmd \
  '{pitch: 0.1, yaw: 0.2, detected: true, tracking: true, fire: false, distance: 3.0, proj_x: 640, proj_y: 360}'

硬件联调脚本

下面这些脚本需要真实串口硬件连接：

# 回环与 CRC 校验
python3 test/test_loopback.py /dev/ttyUSB0

# 实时状态监视（不依赖 ROS 完整环境）
python3 test/test_monitor.py --port /dev/ttyUSB0

# 云台 yaw 旋转测试
python3 test/test_hardware.py --port /dev/ttyUSB0 --test yaw

# 底盘运动测试
python3 test/test_hardware.py --port /dev/ttyUSB0 --test chassis

常见问题

  1. 串口权限不足 
    sudo chmod 666 /dev/ttyUSB0
  2. 检查串口设备路径 
    ls /dev/ttyUSB*
  3. 开启调试日志 
    ros2 run venom_serial_driver serial_node --ros-args --log-level debug
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