重构User_code目录结构:将文件组织到子文件夹中

主要更改:
- 将所有BSP外设文件移动到独立子文件夹(can/, fdcan/, uart/等)
- 将所有Component文件移动到独立子文件夹(pid/, filter/, cmd/等)
- 将所有Device文件移动到独立子文件夹(dr16/, bmi088/等)
- 更新代码生成器以支持新的文件夹结构
- 保持向后兼容性,支持从子文件夹或根目录加载模板
- 添加STRUCTURE.md文档说明新的目录结构

优势:
 更好的代码组织和管理
 便于添加、删除、修改模板
 清晰的模块划分
 向后兼容现有结构
This commit is contained in:
2026-01-01 17:12:40 +08:00
parent daf0a28517
commit eeb02a2de3
89 changed files with 151 additions and 8 deletions

View File

@@ -0,0 +1,158 @@
/*
Modified from
https://github.com/PX4/Firmware/blob/master/src/lib/pid/pid.cpp
参考资料:
https://github.com/PX4/Firmware/issues/12362
https://dev.px4.io/master/en/flight_stack/controller_diagrams.html
https://docs.px4.io/master/en/config_mc/pid_tuning_guide_multicopter.html#standard_form
https://www.controleng.com/articles/not-all-pid-controllers-are-the-same/
https://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller
http://brettbeauregard.com/blog/2011/04/improving-the-beginner%E2%80%99s-pid-derivative-kick/
*/
#include "pid.h"
#define SIGMA 0.000001f
/**
* @brief 初始化PID
*
* @param pid PID结构体
* @param mode PID模式
* @param sample_freq 采样频率
* @param param PID参数
* @return int8_t 0对应没有错误
*/
int8_t PID_Init(KPID_t *pid, KPID_Mode_t mode, float sample_freq,
const KPID_Params_t *param) {
if (pid == NULL) return -1;
if (!isfinite(param->p)) return -1;
if (!isfinite(param->i)) return -1;
if (!isfinite(param->d)) return -1;
if (!isfinite(param->i_limit)) return -1;
if (!isfinite(param->out_limit)) return -1;
pid->param = param;
float dt_min = 1.0f / sample_freq;
if (isfinite(dt_min))
pid->dt_min = dt_min;
else
return -1;
LowPassFilter2p_Init(&(pid->dfilter), sample_freq, pid->param->d_cutoff_freq);
pid->mode = mode;
PID_Reset(pid);
return 0;
}
/**
* @brief PID计算
*
* @param pid PID结构体
* @param sp 设定值
* @param fb 反馈值
* @param fb_dot 反馈值微分
* @param dt 间隔时间
* @return float 计算的输出
*/
float PID_Calc(KPID_t *pid, float sp, float fb, float fb_dot, float dt) {
if (!isfinite(sp) || !isfinite(fb) || !isfinite(fb_dot) || !isfinite(dt)) {
return pid->last.out;
}
/* 计算误差值 */
const float err = CircleError(sp, fb, pid->param->range);
/* 计算P项 */
const float k_err = err * pid->param->k;
/* 计算D项 */
const float k_fb = pid->param->k * fb;
const float filtered_k_fb = LowPassFilter2p_Apply(&(pid->dfilter), k_fb);
float d;
switch (pid->mode) {
case KPID_MODE_CALC_D:
/* 通过fb计算D避免了由于sp变化导致err突变的问题 */
/* 当sp不变时err的微分等于负的fb的微分 */
d = (filtered_k_fb - pid->last.k_fb) / fmaxf(dt, pid->dt_min);
break;
case KPID_MODE_SET_D:
d = fb_dot;
break;
case KPID_MODE_NO_D:
d = 0.0f;
break;
}
pid->last.err = err;
pid->last.k_fb = filtered_k_fb;
if (!isfinite(d)) d = 0.0f;
/* 计算PD输出 */
float output = (k_err * pid->param->p) - (d * pid->param->d);
/* 计算I项 */
const float i = pid->i + (k_err * dt);
const float i_out = i * pid->param->i;
if (pid->param->i > SIGMA) {
/* 检查是否饱和 */
if (isfinite(i)) {
if ((fabsf(output + i_out) <= pid->param->out_limit) &&
(fabsf(i) <= pid->param->i_limit)) {
/* 未饱和,使用新积分 */
pid->i = i;
}
}
}
/* 计算PID输出 */
output += i_out;
/* 限制输出 */
if (isfinite(output)) {
if (pid->param->out_limit > SIGMA) {
output = AbsClip(output, pid->param->out_limit);
}
pid->last.out = output;
}
return pid->last.out;
}
/**
* @brief 重置微分项
*
* @param pid PID结构体
* @return int8_t 0对应没有错误
*/
int8_t PID_ResetIntegral(KPID_t *pid) {
if (pid == NULL) return -1;
pid->i = 0.0f;
return 0;
}
/**
* @brief 重置PID
*
* @param pid PID结构体
* @return int8_t 0对应没有错误
*/
int8_t PID_Reset(KPID_t *pid) {
if (pid == NULL) return -1;
pid->i = 0.0f;
pid->last.err = 0.0f;
pid->last.k_fb = 0.0f;
pid->last.out = 0.0f;
LowPassFilter2p_Reset(&(pid->dfilter), 0.0f);
return 0;
}

View File

@@ -0,0 +1,107 @@
/*
Modified from
https://github.com/PX4/Firmware/blob/master/src/lib/pid/pid.h
*/
#pragma once
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
#include <stdint.h>
#include "filter.h"
#include "user_math.h"
/* USER INCLUDE BEGIN */
/* USER INCLUDE END */
/* USER DEFINE BEGIN */
/* USER DEFINE END */
/* PID模式 */
typedef enum {
KPID_MODE_NO_D = 0, /* 不使用微分项PI控制器 */
KPID_MODE_CALC_D, /* 根据反馈的值计算离散微分忽略PID_Calc中的fb_dot */
KPID_MODE_SET_D /* 直接提供微分值PID_Calc中的fb_dot将被使用(Gyros) */
} KPID_Mode_t;
/* PID参数 */
typedef struct {
float k; /* 控制器增益设置为1用于并行模式 */
float p; /* 比例项增益设置为1用于标准形式 */
float i; /* 积分项增益 */
float d; /* 微分项增益 */
float i_limit; /* 积分项上限 */
float out_limit; /* 输出绝对值限制 */
float d_cutoff_freq; /* D项低通截止频率 */
float range; /* 计算循环误差时使用大于0时启用 */
} KPID_Params_t;
/* PID主结构体 */
typedef struct {
KPID_Mode_t mode;
const KPID_Params_t *param;
float dt_min; /* 最小PID_Calc调用间隔 */
float i; /* 积分 */
struct {
float err; /* 上次误差 */
float k_fb; /* 上次反馈值 */
float out; /* 上次输出 */
} last;
LowPassFilter2p_t dfilter; /* D项低通滤波器 */
} KPID_t;
/**
* @brief 初始化PID
*
* @param pid PID结构体
* @param mode PID模式
* @param sample_freq 采样频率
* @param param PID参数
* @return int8_t 0对应没有错误
*/
int8_t PID_Init(KPID_t *pid, KPID_Mode_t mode, float sample_freq,
const KPID_Params_t *param);
/**
* @brief PID计算
*
* @param pid PID结构体
* @param sp 设定值
* @param fb 反馈值
* @param fb_dot 反馈值微分
* @param dt 间隔时间
* @return float 计算的输出
*/
float PID_Calc(KPID_t *pid, float sp, float fb, float fb_dot, float dt);
/**
* @brief 重置微分项
*
* @param pid PID结构体
* @return int8_t 0对应没有错误
*/
int8_t PID_ResetIntegral(KPID_t *pid);
/**
* @brief 重置PID
*
* @param pid PID结构体
* @return int8_t 0对应没有错误
*/
int8_t PID_Reset(KPID_t *pid);
/* USER FUNCTION BEGIN */
/* USER FUNCTION END */
#ifdef __cplusplus
}
#endif