ExoCode.ino - OpenExo

1. 总体结构和平台区分

代码首先用宏判断当前运行的平台（主控Teensy or 辅控Nano BLE），并根据不同的主控硬件，执行不同初始化和主循环。

• Teensy 3.6/4.1（主控，负责所有运动学、控制等核心运算）

• Nano BLE/RP2040（辅控，主要负责通讯、辅助采样、LED等）

2. Teensy 主控部分（主功能）

2.1 文件顶部说明

// Code used to run the exo from the teensy.  This communicates with the nano over UART. 
// P. Stegall Jan 2022`

说明本文件用于 Teesny 主控，通过 UART 与 Nano 进行通信。

2.2 头文件和配置

// 1. 包含所有核心库和模块，包括外设、数据结构、参数管理、通信、日志等 
#include "src/Board.h" 
#include "src/ExoData.h" 
#include "src/Exo.h" 
#include "src/Utilities.h" 
#include "src/StatusDefs.h" 
#include "src/ParseIni.h" 
#include "src/ParamsFromSD.h" 
#include "src/UARTHandler.h" 
#include "src/uart_commands.h" 
#include "src/UART_msg_t.h" 
#include "src/Logger.h" #include "src/PiLogger.h"`

2.3 配置数据缓存

namespace config_info 
{     uint8_t (config_to_send)[ini_config::number_of_keys]; 
}

• 缓存所有从SD卡或主控读取到的配置参数。
• 定义了一个叫 config_info 的命名空间，可以理解为“配置数据的容器”。
• 定义了一个无符号8位整型数组，名叫 config_to_send。
• ini_config::number_of_keys 是这个数组的长度，意味着有多少配置项就有多大

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2.4 setup() 初始化流程

void setup() 
{     analogReadResolution(12);     Serial.begin(115200);     delay(100);      // 读取SD卡的配置数据，写入config_info::config_to_send   ini_parser(config_info::config_to_send);      // 可选: 打印所有读取到的配置，便于调试     // 可选: 打印信号标签（如用于Serial Plot） }`

作用：

• 初始化模拟精度、串口通讯；

• 读取SD卡参数（如舵机、传感器、控制参数等），保存在 config_info;

• 打印调试信息/信号名标签。

2.5 loop() 主循环流程

主循环分为“首次运行”和“正常循环”两个阶段。

2.5.1 首次运行：系统和各关节的“冷启动”

• 静态创建并初始化核心对象：

  • static ExoData exo_data(...)

  • static Exo exo(&exo_data)

  • static UARTHandler* uart_handler = UARTHandler::get_instance();

• 首次启动配置：

  • 等待配置同步完成（wait_for_get_config()）。

  • 根据每个关节（hip/knee/ankle/elbow）是否被使用（is_used），依次做：

    • 启动电机，设初始参数为0

    • 如果是“无头模式”（不依赖上位机），则调用默认控制器参数

    • 等待标定完成并设置控制器

    • 控制器初始设置为“zero_torque”

  • 设置电机启动状态

  • 电机上电延迟/LED状态提示

• 首次运行完成后，各关节进入“可控状态”，并做基础校准（如力传感器校准）等操作。

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2.5.2 HEADLESS模式校准和自动切换控制器

如果为 HEADLESS（无App/上位机），则：

• 先依次自动校准所有已用关节的力传感器

• 动态校准阶段，自动完成 FSR 等校准，并在全部校准完成后将控制器切到 config.ini 设定的默认控制器（而非zero_torque）

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2.5.3 实时主运算

bool ran = exo.run();

调用 Exo 类的 run() 方法，实际驱动所有数据采集、状态判断、控制器运算、电机控制等一切核心运算。

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2.5.4 主循环周期性调试输出

每隔一定时间向串口输出点，提示主循环未死锁。

3. Nano 辅控部分

若在 Nano BLE 或 RP2040 运行，则进入此分支。
主要完成：

• UART 配置同步

• LED 状态提示

• 实时I2C采集、蓝牙、GUI、错误处理

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4. 未知平台兜底

如果不是以上指定平台，串口提示“Unknown Microcontroller”，代码进入死循环报错。

5. 总结

• 入口文件ExoCode.ino 只负责顶层调度和初始化，所有“核心功能”都被封装到 ExoData/Exo/UARTHandler 等类中。

• 首次运行时会做全面的参数配置与安全检查（如控制器置零、校准）。

• 正式运行时主循环极为简洁，仅仅不断调用 exo.run()，所有底层细节都已被面向对象封装到 src 文件夹各模块。