摘自：https://zhuanlan.zhihu.com/p/165162578
全網最實用的STM32和ROS機器人的序列槽通信方案
小白學移動機器人
同名公衆号：小白學移動機器人
創作聲明：内容包含虛構創作
内容中的情節存在虛構加工，僅供參考
全網最實用的STM32和ROS機器人的序列槽通信方案（大量網友調用成功）
具體協定大緻如下，易讀、易調用、易拓展、易更改。
源碼檔案：進入下面公衆号：小白學移動機器人，發送：序列槽通信更新。即可獲得。
http://weixin.qq.com/r/KERAWIvE1daqrc879xE6 (二維碼自動識别)
本方案解決的問題：解決以STM32做ROS機器人底層驅動的序列槽通信問題。
為什麼要寫篇文章？：
最近發現越來越多的小夥伴走入ROS機器人的領域，而ROS機器人與底層驅動的序列槽通信問題，是大家學習路上的一個難題。很多小夥伴對STM32單片機并不熟悉，對序列槽通信的了解并不透徹，自己去解決這個問題，費時費力，最後也可能沒有好的結果，并且這又不是大多數學習ROS機器人的重點。最後發現網上也沒有很好的教程（也可能是我沒找到），是以，這裡根據本人的開發經曆，給大家提供一種高效、穩定、易用的ROS機器人與STM32序列槽通信的常用方案。
如果不想了解細節的朋友，可以隻看下面方案介紹和方案快速使用部分，關于方案的原理就不用花時間思考了，但是還是希望大家對細節有敬畏之心。
本方案提供的API：（最基礎的ROS機器人需要的協定）
STM32向ROS發送左輪實時輪速、右輪實時輪速、實時角度、預留控制位。
ROS向STM32發送左輪設定速度、右輪設定速度、預留控制位
本方案優勢：
經測試，長期穩定運作
保證資料準确率極高
頻率50HZ左右，可更高，根據自己發送頻率設定
易用，引入相關頭檔案即可，低耦合
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方案介紹：
本方案将資料開頭加入資料頭，資料尾部加入資料循環備援校驗和資料尾，将資料打包發送，確定資料的正确性，避免出現一些無法察覺的問題。同樣根據STM32和Linux系統配備相應的資料解析協定。
本方案STM32下位機依托USART1編寫的收發協定，ROS上位機依托boost::asio編寫的收發協定。序列槽并不一定是序列槽1，可以更改，但是需要程式變更一些内容（很容易，程式中有标記共三處）。
本方案巧妙的使用共用體的特性，進行資料解析，（也就是無需使用資料分離技術解析資料）。關于共用體，你隻需要知道以下幾點：
- C語言的一種機制，結構體内不同成員共享記憶體的機制，（即記憶體位址一緻）
- 同一時刻，隻能通路其中的一個成員
- 不同成員，按照成員類型的性質進行記憶體通路
不了解的小夥伴，可以看下圖，有直覺的了解即可。有圖有真相
溫馨提示：從左向右讀圖。
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方案快速使用：
硬體環境準備：（必須）
STM32序列槽+TTL轉USB子產品（CH340）+Linux硬體裝置
線路連接配接：（有圖有真相）
STM32下位機軟體使用介紹：
首先是STM32序列槽參數的配置：（這裡配置代碼和相關例程都一緻）
- 波特率=115200
- 資料長度=8位
- 停止位=1個
- 奇偶校驗位=無
- 硬體資料流控制=無
其次是函數使用說明，封裝函數如下圖：
這裡做簡單說明：
函數usartReceiveOneData(int *p_leftSpeedSet,int *p_rightSpeedSet,unsigned char *p_crtlFlag)，填入位址參數作資料擷取，使用時放在相應序列槽的中斷服務函數中即可。如這裡使用的序列槽1，如下圖所示：
函數usartSendData(short leftVel, short rightVel,short angle,unsigned char ctrlFlag)，填入需要發送的資料變量作發送，使用時放入指定頻率的循環裡使用，每次發送一次資料，最好延時10-15ms，下位機發送和上位機接收都需要時間（時間和序列槽波特率有關）。我使用的如下圖所示：
其餘的兩個函數是被上面兩個函數調用的，這裡就不多說了。
注意：
在外部引用函數時，注意引用頭檔案#include "mbotLinuxUsart.h"
小夥伴在編譯時，可能出現#include "mbotLinuxUsart.h"檔案下 sys.h不存在，原因是使用的不是正點原子的例程，此時将#include <sys.h> 替換為各自版本的配置頭檔案，如果不清楚，就在其他.h檔案中複制粘貼已有的頭檔案，關于stm32的
ROS上位機軟體使用介紹：(PC)
看圖說話，下面共有四個函數，看函數名和參數就可以了解用途。
首先是調用頭檔案#include "mbot_linux_serial.h"，然後進行初始化序列槽
在程式初始化的時候調用serialInit()函數，内置序列槽參數和下位機序列槽參數一緻。
然後就是在調用writeSpeed(double RobotV, double YawRate，unsigned char ctrlFlag)函數，參數是機器人線速度和角速度，也就是/cmd_vel的資料。将機器人的需要設定的速度下發到下位機。
最後就是調用readSpeed(double &vx,double &vth,double &th，unsigned char &ctrlFlag)函數，這裡使用的引用，輸入存放機器人線速度、角速度、角度的變量即可。為了釋出機器人裡程計用的。
注意：
這裡需要兩個參數根據自己的機器人進行更改，ROBOT_LENGTH 機器人真實輪間距（從左側輪子中心到右側輪子中心的距離），ROBOT_RADIUS 機器人輪間距的一半。
文中boost::asio::serial_port sp(iosev, "/dev/mbot");的裝置名字是我的序列槽的裝置名字，小夥伴可以根據自己的進行更改，例如，/dev/ttyUSB0。
到這裡大家肯定都可以愉悅的使用了。如果想知道細節，請往下看。
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方案的原了解釋：
此方案用的是共用體的思路，上面小夥伴們也都對共用有個大緻的了解。這是一種按照共用體内成員的資料類型進行記憶體通路的特性，不同資料類型按照自己的類型通路記憶體。上位機和下位機的原理是一緻的。都定義了資料頭、資料尾的常量，和收發共用體。
下位機發送的資料協定: 上位機發送的資料協定:
STM32的序列槽接收原理：每接收到一個位元組就會觸發一次中斷，我這裡采用在序列槽的中斷服務函數中進行資料接收的解析，具體函數展現在receiveTo103()
根據上位機發送的協定進行判斷解析，詳見代碼，注釋清晰。
Linux上位機采用ASIO，ASIO不僅支援網絡通信，還能支援序列槽通信。
這裡采用boost::asio::write(sp, boost::asio::buffer(buf));發送資料
使用boost::asio::read_until(sp, response, "\r\n",err);
copy(istream_iterator<unsigned char>(istream(&response)>>noskipws),
istream_iterator<unsigned char>(),buf);
擷取資料，再具體的細節需要見源碼解釋了。腦子裡的思想就是把相應的資料放到相應的位置，沒有資料解析概念，對應的字元資料存好後，就可以通過另外一個成員通路了。
釋出于 07-30
STM32
單片機
序列槽通信