立项原因：公司原有老款差分底盘采用老旧主控方案，编码器精度不足、IMU 数据未融合、上位机协议杂乱，导致视觉小车底盘走不直、里程计漂移大、与 ROS 导航栈对接困难，无法支撑后续视觉导航产品的落地。本项目的目标是把底盘主控统一换成 STM32F103、加装 500 线编码器与 MPU9250 九轴 IMU、重新设计一套带 CRC 校验的 5A 串口协议，让底盘能被 ROS 的 /cmd_vel 话题稳定驱动，并把里程计和 IMU 数据回传给导航栈，解决老底盘走不直、位姿估算不准、协议不可靠三个核心问题。
行业场景：服务机器人/视觉导航小车底盘，属于机器人移动平台底座层，是上层视觉、SLAM、导航算法的硬件承载层。差分底盘是两轮差速驱动结构，通过左右轮速差实现转向，是室内服务机器人最常用的底盘形态，广泛用于送餐、清洁、巡检等场景。
1、编码器测速模块：利用 STM32 定时器编码器模式（TI1+TI2 四倍频）实时采集 500 线编码器脉冲，换算成左右轮线速度，作为 PID 调速和里程计解算的输入。
2、IMU 九轴姿态解算模块：读取 MPU9250 的加速度计、陀螺仪、磁力计数据，用互补滤波算法融合六轴姿态，并对磁场干扰做屏蔽处理，输出稳定的航向角、俯仰角、横滚角。
3、5A 串口协议模块：自主设计的一套面向底盘的串口通信协议，包含速度指令、IMU 数据、电池电压、里程计、版本号、重启等全套命令码，每个数据帧带 CRC-8/MAXIM 校验保证可靠性。
4、ROS 上位机对接模块：接收 ROS 下发的 /cmd_vel 速度指令（线速度+角速度），解算成左右轮目标 PWM；同时把里程计（/odom）和 IMU 数据（/imu/data）按 ROS 标准话题格式回传，供导航栈使用。
5、直线走直线补偿模块：针对两轮机械误差导致的走偏，加入线速度/角速度补偿算法，让底盘在收到直行指令时能保持直线运动。
6、开机 PWM 安全初始化模块：上电时先把电机 PWM 引脚置为安全状态，避免上电瞬间电机乱转。
我负责的具体任务：主控芯片选型（STM32F103）、编码器硬件加装与四倍频测速算法实现、MPU9250 九轴 IMU 读取与互补滤波姿态解算算法实现、5A 串口协议全套命令码设计与编码实现、ROS 上位机话题对接联调、直线走直线补偿算法、整机调试与问题排错、开发日志编写。
技术栈与架构亮点：底层用 STM32F103 裸机 C 开发，定时器编码器模式实现四倍频测速，精度比普通外部中断计数提升 4 倍；IMU 部分用互补滤波而非卡尔曼，兼顾实时性和算力开销，并对磁场做屏蔽处理避免金属干扰；通信层自研 5A 协议，每个数据帧带 CRC-8/MAXIM 校验，相比裸串口传输大幅降低误码率；与 ROS 对接时严格遵循 /cmd_vel、/odom、/imu/data 标准话题格式，让底盘可直接接入 gmapping、move_base 等主流导航栈。
难点：1）编码器四倍频在高速时脉冲丢失问题，通过调整定时器分频和中断优先级解决；2）MPU9250 磁力计在金属底盘附近受干扰严重，最终弃用磁场只用六轴，靠陀螺仪长期积分补偿；3）5A 协议与 ROS 联调时里程计坐标系对齐问题，反复标定底盘参数表才把走直线误差压到可接受范围。
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