Pixhawk → Raspberry Pi → C30D 阿克曼无人车控制

1. 概述

本系统实现三层机器人控制架构：

Pixhawk (飞行控制器) ↓ MAVLink Raspberry Pi 4B (桥接 / 逻辑层) ↓ 串行协议 STM32 C30D 电机控制器 ↓ 阿克曼无人车平台

目标：
基于 Pixhawk 的控制输入
Raspberry Pi 中间层翻译
STM32 底层电机执行
不依赖 GPS 的安全室内操作

2. 关键特性

完整安全系统
Ctrl+C 紧急停止 · 自动关闭处理程序 · 断开连接时电机安全停止

Pixhawk 集成
通过 /dev/ttyACM1 的 MAVLink 连接 · 室内安全的 MANUAL 模式 · RC 通道读取（油门 + 转向）

C30D 电机控制
115200 波特率串行通信 · 兼容 STM32 协议的十六进制包格式 · 直接速度指令输出

3. C30D 通信协议

无人车使用自定义串行帧格式：

7B | 00 | 00 | VX | VY | 00 | 00 | 7D

字段	含义
`7B`	帧头
`VX`	前进 / 后退速度
`VY`	转向值
`7D`	帧尾

4. 安全系统设计

为防止失控，系统包含以下机制：

• atexit 处理器（退出时自动 STOP）
• signal 处理器（Ctrl+C 安全关闭）
• 紧急停止包
STOP_CMD = "7B 00 00 00 00 00 00 00 00 7B 7D"

5. 完整工作代码

#!/usr/bin/env python3
import serial
import time
import atexit
import signal
import sys
from pymavlink import mavutil

# ======================
# C30D SERIAL SETUP
# ======================
ser = serial.Serial("/dev/ttyACM0", 115200, timeout=1)

def send_hex(hex_string):
 ser.write(bytes.fromhex(hex_string))
 print("[C30D] Sent:", hex_string)


# ======================
# SAFETY STOP FUNCTION
# ======================
STOP_CMD = "7B 00 00 00 00 00 00 00 00 7B 7D"

def stop_rover():
 print(" EMERGENCY STOP")
 send_hex(STOP_CMD)


# ======================
# EXIT HANDLERS (CRITICAL)
# ======================
def exit_handler(sig=None, frame=None):
 stop_rover()
 ser.close()
 sys.exit(0)

atexit.register(stop_rover)
signal.signal(signal.SIGINT, exit_handler)
signal.signal(signal.SIGTERM, exit_handler)


# ======================
# PIXHAWK CONNECTION
# ======================
print("Connecting Pixhawk...")

master = mavutil.mavlink_connection("/dev/ttyACM1", baud=115200)
master.wait_heartbeat()

print("Pixhawk connected ")

# Set safe indoor mode
master.set_mode("MANUAL")
print("MANUAL mode ")


# ======================
# MAIN CONTROL LOOP
# ======================
while True:

 msg = master.recv_match(blocking=True)

 if not msg:
 continue

 if msg.get_type() == "RC_CHANNELS":

 throttle = msg.chan3_raw
 steering = msg.chan1_raw

 vx = int((throttle - 1500) / 5)

 # deadzone filtering
 if abs(vx) < 10:
 send_hex(STOP_CMD)

 elif vx > 0:
 send_hex("7B 00 00 00 64 00 00 00 00 1F 7D")

 else:
 send_hex("7B 00 00 FF 9C 00 00 00 00 18 7D")

6. 系统行为

• 油门向前推 → vx > 0 → 无人车前进
• 油门向后拉 → vx < 0 → 无人车后退
• 摇杆居中 → STOP 命令 → 无人车立即停止

7. 工程洞察

本架构展示了清晰的职责分离：

层级	职责
Pixhawk	决策 / 输入
Raspberry Pi	翻译 / 桥接
STM32 C30D	电机执行

警告 8. 安全保证

本系统确保：
脚本退出时无人车始终停止
崩溃后无失控运动
安全的室内测试模式

9. 未来升级路径

完整阿克曼转向模型（基于角度的控制）
ROS2 /cmd_vel 集成
自主导航（SLAM）
多 UGV 集群控制

平台：Pixhawk 2.4.8 · Raspberry Pi 4B · STM32 C30D · Ubuntu 22.04 · ROS2 Humble
(c) 卓博泰科技 · 阿克曼无人车三层控制架构

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