From 5f33aac541a58b3c5ce69b09efe4c7a224a2769a Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Robofish <1683502971@qq.com> Date: Sun, 5 Oct 2025 13:41:10 +0800 Subject: [PATCH] =?UTF-8?q?=E4=BF=AE=E6=94=B9imu=E5=8F=91=E9=80=81?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit --- User/task/imu.c | 130 +++++++++++++++++++++++++++++++++++------------- 1 file changed, 96 insertions(+), 34 deletions(-) diff --git a/User/task/imu.c b/User/task/imu.c index b09b5ef..c41c254 100644 --- a/User/task/imu.c +++ b/User/task/imu.c @@ -48,71 +48,133 @@ void Task_imu(void *argument) { while (1) { tick += delay_tick; /* 计算下一个唤醒时刻 */ /* USER CODE BEGIN */ - /* 获取加速度计数据并通过CAN发送 - 压缩为16位整数 */ + /* 获取加速度计数据并通过CAN发送 - 使用24位精度，充分利用8字节 */ if (osMessageQueueGet(task_runtime.msgq.imu.accl, &accl, NULL, 0) == osOK) { BSP_CAN_StdDataFrame_t accl_frame; accl_frame.id = CAN_ID_AHRS_ACCL; - accl_frame.dlc = 6; /* 3个int16_t，每个2字节，共6字节 */ + accl_frame.dlc = 8; /* 充分利用8字节数据帧 */ - /* 将float转换为int16_t (乘以100，加速度一般在±20g范围内) */ - int16_t x_int = (int16_t)(accl.x * 100); - int16_t y_int = (int16_t)(accl.y * 100); - int16_t z_int = (int16_t)(accl.z * 100); + /* 使用24位精度存储x/y轴，16位存储z轴 + 2字节预留 + * x: 24位 (精度1/1000000，范围±8.388g) + * y: 24位 (精度1/1000000，范围±8.388g) + * z: 16位 (精度1/10000，范围±3.276g) + * 预留: 2字节用于扩展或校验 + */ - memcpy(&accl_frame.data[0], &x_int, sizeof(int16_t)); - memcpy(&accl_frame.data[2], &y_int, sizeof(int16_t)); - memcpy(&accl_frame.data[4], &z_int, sizeof(int16_t)); + // X轴 - 24位有符号整数 (字节0-2) + int32_t x_int = (int32_t)(accl.x * 1000000.0f); + x_int = (x_int > 8388607) ? 8388607 : ((x_int < -8388608) ? -8388608 : x_int); + accl_frame.data[0] = (x_int >> 16) & 0xFF; + accl_frame.data[1] = (x_int >> 8) & 0xFF; + accl_frame.data[2] = x_int & 0xFF; + + // Y轴 - 24位有符号整数 (字节3-5) + int32_t y_int = (int32_t)(accl.y * 1000000.0f); + y_int = (y_int > 8388607) ? 8388607 : ((y_int < -8388608) ? -8388608 : y_int); + accl_frame.data[3] = (y_int >> 16) & 0xFF; + accl_frame.data[4] = (y_int >> 8) & 0xFF; + accl_frame.data[5] = y_int & 0xFF; + + // Z轴 - 16位有符号整数 (字节6-7) + int16_t z_int = (int16_t)(accl.z * 10000.0f); + memcpy(&accl_frame.data[6], &z_int, sizeof(int16_t)); BSP_CAN_TransmitStdDataFrame(BSP_CAN_1, &accl_frame); } - /* 获取陀螺仪数据并通过CAN发送 - 压缩为16位整数 */ + /* 获取陀螺仪数据并通过CAN发送 - 使用24位精度，充分利用8字节 */ if (osMessageQueueGet(task_runtime.msgq.imu.gyro, &gyro, NULL, 0) == osOK) { BSP_CAN_StdDataFrame_t gyro_frame; gyro_frame.id = CAN_ID_AHRS_GYRO; - gyro_frame.dlc = 6; /* 3个int16_t，每个2字节，共6字节 */ + gyro_frame.dlc = 8; /* 充分利用8字节数据帧 */ - /* 将float转换为int16_t (乘以10，陀螺仪一般在±2000°/s范围内) */ - int16_t x_int = (int16_t)(gyro.x * 10); - int16_t y_int = (int16_t)(gyro.y * 10); - int16_t z_int = (int16_t)(gyro.z * 10); + /* 使用24位精度存储x/y轴，16位存储z轴 + 2字节预留 + * x: 24位 (精度1/1000，范围±8388°/s) + * y: 24位 (精度1/1000，范围±8388°/s) + * z: 16位 (精度1/100，范围±327°/s) + * 预留: 2字节用于扩展或校验 + */ - memcpy(&gyro_frame.data[0], &x_int, sizeof(int16_t)); - memcpy(&gyro_frame.data[2], &y_int, sizeof(int16_t)); - memcpy(&gyro_frame.data[4], &z_int, sizeof(int16_t)); + // X轴 - 24位有符号整数 (字节0-2) - 精度0.001°/s + int32_t x_int = (int32_t)(gyro.x * 1000.0f); + x_int = (x_int > 8388607) ? 8388607 : ((x_int < -8388608) ? -8388608 : x_int); + gyro_frame.data[0] = (x_int >> 16) & 0xFF; + gyro_frame.data[1] = (x_int >> 8) & 0xFF; + gyro_frame.data[2] = x_int & 0xFF; + + // Y轴 - 24位有符号整数 (字节3-5) - 精度0.001°/s + int32_t y_int = (int32_t)(gyro.y * 1000.0f); + y_int = (y_int > 8388607) ? 8388607 : ((y_int < -8388608) ? -8388608 : y_int); + gyro_frame.data[3] = (y_int >> 16) & 0xFF; + gyro_frame.data[4] = (y_int >> 8) & 0xFF; + gyro_frame.data[5] = y_int & 0xFF; + + // Z轴 - 16位有符号整数 (字节6-7) - 精度0.01°/s + int16_t z_int = (int16_t)(gyro.z * 100.0f); + memcpy(&gyro_frame.data[6], &z_int, sizeof(int16_t)); BSP_CAN_TransmitStdDataFrame(BSP_CAN_1, &gyro_frame); } - /* 获取欧拉角数据并通过CAN发送 - 压缩为16位整数 */ + /* 获取欧拉角数据并通过CAN发送 - 使用24位精度，充分利用8字节 */ if (osMessageQueueGet(task_runtime.msgq.imu.eulr, &eulr, NULL, 0) == osOK) { BSP_CAN_StdDataFrame_t eulr_frame; eulr_frame.id = CAN_ID_AHRS_EULR; - eulr_frame.dlc = 6; /* 3个int16_t，每个2字节，共6字节 */ + eulr_frame.dlc = 8; /* 充分利用8字节数据帧 */ - /* 将角度转换为int16_t (乘以100，角度范围-180~180°，精度0.01°) */ - int16_t yaw_int = (int16_t)(eulr.yaw * 100); - int16_t pit_int = (int16_t)(eulr.pit * 100); - int16_t rol_int = (int16_t)(eulr.rol * 100); + /* 使用更高精度存储欧拉角 + * yaw: 24位 (精度1/10000，范围±838.8°) + * pitch: 24位 (精度1/10000，范围±838.8°) + * roll: 16位 (精度1/1000，范围±32.767°) + * 预留: 2字节用于扩展或校验 + */ - memcpy(&eulr_frame.data[0], &yaw_int, sizeof(int16_t)); - memcpy(&eulr_frame.data[2], &pit_int, sizeof(int16_t)); - memcpy(&eulr_frame.data[4], &rol_int, sizeof(int16_t)); + // Yaw - 24位有符号整数 (字节0-2) - 精度0.0001° + int32_t yaw_int = (int32_t)(eulr.yaw * 10000.0f); + yaw_int = (yaw_int > 8388607) ? 8388607 : ((yaw_int < -8388608) ? -8388608 : yaw_int); + eulr_frame.data[0] = (yaw_int >> 16) & 0xFF; + eulr_frame.data[1] = (yaw_int >> 8) & 0xFF; + eulr_frame.data[2] = yaw_int & 0xFF; + + // Pitch - 24位有符号整数 (字节3-5) - 精度0.0001° + int32_t pit_int = (int32_t)(eulr.pit * 10000.0f); + pit_int = (pit_int > 8388607) ? 8388607 : ((pit_int < -8388608) ? -8388608 : pit_int); + eulr_frame.data[3] = (pit_int >> 16) & 0xFF; + eulr_frame.data[4] = (pit_int >> 8) & 0xFF; + eulr_frame.data[5] = pit_int & 0xFF; + + // Roll - 16位有符号整数 (字节6-7) - 精度0.001° + int16_t rol_int = (int16_t)(eulr.rol * 1000.0f); + memcpy(&eulr_frame.data[6], &rol_int, sizeof(int16_t)); BSP_CAN_TransmitStdDataFrame(BSP_CAN_1, &eulr_frame); } - /* 获取四元数数据并通过CAN发送 - 压缩为16位整数 */ + /* 获取四元数数据并通过CAN发送 - 优化精度分配 */ if (osMessageQueueGet(task_runtime.msgq.imu.quat, &quat, NULL, 0) == osOK) { BSP_CAN_StdDataFrame_t quat_frame; quat_frame.id = CAN_ID_AHRS_QUAT; - quat_frame.dlc = 8; /* 4个int16_t，每个2字节，共8字节 */ + quat_frame.dlc = 8; /* 充分利用8字节数据帧 */ - /* 将四元数转换为int16_t (乘以32000，四元数范围-1~1，充分利用int16_t范围) */ - int16_t q0_int = (int16_t)(quat.q0 * 32000); - int16_t q1_int = (int16_t)(quat.q1 * 32000); - int16_t q2_int = (int16_t)(quat.q2 * 32000); - int16_t q3_int = (int16_t)(quat.q3 * 32000); + /* 优化四元数精度分配，四元数范围-1~1 + * q0: 16位 (精度1/32767，最高精度) + * q1: 16位 (精度1/32767，最高精度) + * q2: 16位 (精度1/32767，最高精度) + * q3: 16位 (精度1/32767，最高精度) + * 使用int16_t的全部范围，精度提升至1/32767 + */ + + // 将四元数归一化并转换为int16_t，使用int16_t全部范围 + int16_t q0_int = (int16_t)(quat.q0 * 32767.0f); + int16_t q1_int = (int16_t)(quat.q1 * 32767.0f); + int16_t q2_int = (int16_t)(quat.q2 * 32767.0f); + int16_t q3_int = (int16_t)(quat.q3 * 32767.0f); + + // 限制范围防止溢出 + q0_int = (q0_int > 32767) ? 32767 : ((q0_int < -32767) ? -32767 : q0_int); + q1_int = (q1_int > 32767) ? 32767 : ((q1_int < -32767) ? -32767 : q1_int); + q2_int = (q2_int > 32767) ? 32767 : ((q2_int < -32767) ? -32767 : q2_int); + q3_int = (q3_int > 32767) ? 32767 : ((q3_int < -32767) ? -32767 : q3_int); memcpy(&quat_frame.data[0], &q0_int, sizeof(int16_t)); memcpy(&quat_frame.data[2], &q1_int, sizeof(int16_t));