【RM】VGD25超电CAN通信文档

Version:1.0

对应软硬件：25超电硬件V0.3，软件V2.7

该文档写于25/01，现经过小修改小完善，发布于博客上，方便查阅和实时更新。

一 基本逻辑

1.1 电路原理

增加了超级电容的底盘电路可以理解成上面的三端网络，由电管、底盘、电容三个端口组成，由基尔霍夫定律可知，电管功率等于底盘功率与电容功率之和；这个关系对于电容放电也是成立的，此时图中电容功率为负，底盘功率比电管功率大。

1.2 控制实现

超电发送的数据有底盘当前功率和电容目标功率。底盘当前功率是底盘电机消耗的功率，作为底盘主控那边的功率检测输入使用（25赛季开始要求裁判系统不给底盘功率数据，必须超电模块检测），电容目标功率就是底盘主控发送过来更新的功率，指的是电容充/放电的功率，用于检验超电这边确实更新了。超电模块状态目前只是个雏形，后面完善（咕咕咕）。电容电压指的是电容组当前剩余的电压，也就是指示电容组剩余能量。

关于当前功率-缓冲能量-限制功率之间关系的计算，有学校在超电主控上完成也有在底盘主控上完成，因为咱们底盘已经有功率控制代码了，设定为底盘那边计算，给超电只需要发送一个超电需要吸收/供给的目标功率即可。这里的基本逻辑是用电管允许的功率减去底盘实际消耗的能量（由上面的三端网络图可知），得到剩余的功率就是允许超电此时趁机吸收的能量；反之如果相减的值为负值，也就是说底盘消耗的功率比电管允许功率大，那么超电往外辅助放电，保证电管功率不超过限额。

二 数据格式

2.1 CAN通信配置

波特率: 1MBit/s

超电使用CAN ID: 0x211

底盘主控请使用CAN ID: 0x210

发送频率: 其使用的定时器中断频率是193Hz,实际发送没有测过,这个方便调节的.

2.2 超电发送数据格式

发送的数据需要使用四个元素的uint16_t数组接收；但CAN通信是以一个字节（即8位）为单位发送数据的，因此一般来说CAN发送函数会要求你的发送数据数组只能放uint8_t类型,。那么有下面两种解决方案。

底盘主控接收代码示例（使用强制类型转换）

对uint16_t数组直接进行强制类型转换,四个元素的uint16_t转换过来就是八个元素的uint8_t，然后按照正常的长度为8的CAN数据发送即可。

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//接收数组定义
uint16_t bsp_can_rxbuf[4];

//下面是接收响应函数中的代码
HAL_CAN_GetRxMessage(hcan, CAN_RX_FIFO1, &rxconf, (uint8_t *)bsp_can_rxbuf);
	//这是我的程序，底盘使用的时候hcan，FIFO，header等按照自己的写！

在代码中的实际使用：

底盘主控接收代码示例（使用低位在前逻辑）

这里的强制类型转换在效果上与低位在前的数据存储方式是一样的，C620电机是高位在前，与此相反；电控直接把读取C620的代码复制过来，把两个uint8_t变量的顺序倒换过来，变成低位在前，是一样的效果，全向用的就是这个方式读取，总之两种接收方式，二选一即可，效果都一样。

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//存放数据的结构体的定义
typedef struct
{
	uint16_t Chassis_Power;	//底盘当前功率
	uint16_t Set_Power;		//电容目标功率
	uint16_t Referee_Power;	//电管当前功率
	uint16_t Cap_Voltage;	//电容当前电压
}PowerCtrl;
PowerCtrl PowerData;

//下面是接收响应函数中的代码
if(RX_message.StdId==0x211)		//若CAN信息来自超电
{
	//采用低位在前
	PowerData.Chassis_Power = (RX_message.Data[1] << 8|RX_message.Data[0]);//底盘当前功率
				
	PowerData.Set_power = (RX_message.Data[3] << 8|RX_message.Data[2]);//电容目标功率
				
	PowerData.Referee_Power = (RX_message.Data[5] << 8|RX_message.Data[4]);//电管当前功率
				
	PowerData.Cap_Voltage  = (RX_message.Data[7] << 8|RX_message.Data[6]);//电容当前电压
}

建议按照示例代码，这样代码风格统一。

接收效果大概像这样（数值仅供示意，重点是这里是四个uint16_t类型数据）:

内容

CAN报文的四个元素按顺序分别为：

1. 底盘当前功率
2. 目标设定功率
3. 电管当前功率
4. 电容电压

下面是数据的详细解析。

底盘当前功率

即上面电路原理中的Pchassis.

因为使用的都是uint16_t类型的元素，所以不能直接表示浮点数和负数。超电主控把数据如下处理：

其中x,y分别是原数据和发送数据，为了表示一位小数把x乘10，为了表示负数把它的零点”居中“在十六进制0x0000到0xFFFF的一半，即0x7FFF。

底盘主控接收到数据y之后，应对其反变换：

即可获得原始发送数据x，即带正负，保留一位小数的底盘功率（注意及时转换成float以免丢失）

电容目标功率

即上面电路原理中Pcap的目标值。

同底盘功率进行相同的从x到y的变换。

电管当前功率

即上面电路原理中的Preferee.

同底盘功率进行相同的从x到y的变换。

电容电压

即电容组电压，反映超级电容组剩余电量

使用的变换为

类似地，乘以100是为了保留两位小数。

底盘主控在接收到数据y之后，应对其作反变换：

以获得原始数据x​。（注意及时转换为float类型）

超电状态（该数据暂不启用 暂不发送）

这里用状态码的思路进行表示超电状态。（未成熟，暂不启用和发送给底盘主控）

可能还有别的状态，我还没想好（

总之我设计的可能花样多一点，底盘那边看需要就用。

对数据进行反变换的代码示例

在使用上面那个示例代码进行数据接收后,需要对四个(实际上是三个)数据进行反变换,得到浮点数.

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//实际数据结构体定义
typedef struct
{
	float Chassis_Power;	//底盘当前功率
	float Set_Power;		//电容目标功率
	float Referee_Power;	//电管当前功率
	float Cap_Voltage;		//电容当前电压
}PowerCtrl_True;
PowerCtrl_True PowerData_True;

//反变换函数
void Cap_Data_Decode(void)
{
    PowerData_True.Chassis_Power = (PowerData.Chassis_Power - 0x7FFF) / 10.0f;//底盘当前功率
    
    PowerData_True.Set_Power = (PowerData.Set_Power - 0x7FFF) / 10.0f;//电容目标功率
    
    PowerData_True.Referee_Power = (PowerData.Referee_Power - 0x7FFF) / 10.0f;//电管当前功率
    
    PowerData_True.Cap_Voltage = PowerData.Cap_Voltage / 100.f;//电容当前电压
}

2.3 超电接收数据格式

内容

底盘发送数据按顺序依次为:

1. 电容目标功率
2. 未定
3. 未定
4. 未定

电容目标功率

即给超电模块发送超电要充电的目标功率（负值即为放电），发送过来后超电由此值进行更新自己的电容目标功率，为了避免超电模块PID的超调/过冲导致进入保护，甚至烧坏板子（亲身经历），请不要使得您发送的目标功率变化过大，瞬态变化不要超过50W。

对数据进行变换的代码示例

有具体要发送的数据之后，这里操作的顺序和上面接收的顺序（接收->反变换）相反，先变换后转化为uint8_t进行CAN通信发送。

下面是进行变换的示例代码：

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//存放数据的结构体定义（假设该结构体中有要发送的原始数据
typedef struct
{
	float Set_Power;		//底盘当前功率
	float data2;			//未定
	float data3;			//未定
	float data4;			//未定
}PowerCtrl_True;
PowerCtrl_True Cap_SendData_True;

typedef struct
{
	uint16_t Set_Power;	//底盘当前功率
	uint16_t data2;			//未定
	uint16_t data3;			//未定
	uint16_t data4;			//未定
}PowerCtrl;
PowerCtrl Cap_SendData;

//变换函数
void Cap_Data_Encode(void)
{
    Cap_SendData.Set_Power = Cap_SendData_true.Set_Power *10 + 0x7FFF;
		//剩余三个数据还没有定义，后面有再补充
}

底盘主控发送代码示例（使用低位在前逻辑）

由底盘主控发送、超电主控接收的数据，采用和上面所讲述的一样的数据格式，也就是四个uint16_t元素组成的数组，然后以强制类型转换或者低位在前逻辑转化为CAN实际发送使用的uint8_t类型元素进行数据传输。这里仅展示后者。

这里沿用上面的Cap_Send_Data结构体，进行发送。

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uint8_t Cap_CANSendData[8];

//类型转换
Cap_CANSendData[0] = Cap_SendData.Set_Power;
Cap_CANSendData[1] = Cap_SendData.Set_Power >> 8;
Cap_CANSendData[2] = 0;		//其余三个未定数据这里省略处理
Cap_CANSendData[3] = 0;
Cap_CANSendData[4] = 0;
Cap_CANSendData[5] = 0;
Cap_CANSendData[6] = 0;
Cap_CANSendData[7] = 0;

//发送函数
HAL_CAN_AddTxMessage(&hcan, header, Cap_CANSendData, send_mail_box);
	//一样，这里按照自己的进行配置

Version 1.0

写于25/09/19