智能氛围灯项目

一个面向车载灯光控制场景的嵌入式项目仓库。当前方案以 STM32F4 主控平台为唯一控制核心，由主控芯片统一完成方向盘角度采集、转向灯控制、点阵显示、CAN 状态解析与串口调试。

当前主链路已经形成 方向采集 -> 转向灯控制 -> 点阵显示 -> CAN 解析 -> 串口调试 的闭环设计。外部无线连接与独立扩展控制器不在当前方案范围内，所有控件均由主控芯片直接协调。

项目定位

本项目可以理解为一套以 STM32F4 为主控制平台、以车载转向与状态显示为核心的智能灯光控制系统。当前仓库重点覆盖以下能力：

• 基于方向盘角度传感器 PWM 识别左转、右转与回正状态
• 根据转向状态驱动左右基础转向灯闪烁
• 使用 MAX7219 8x8 点阵显示左转、右转、加速、减速、停车等图案
• 通过 CAN1 接收车辆状态并更新点阵显示
• 通过 USART1 输出调试日志，便于硬件联调
• 为后续网络通信、远程诊断与参数配置预留扩展空间

系统概览

flowchart LR
    A[方向盘角度传感器 PWM] --> B[STM32F4 主控]
    C[车辆 CAN 总线] --> D[CAN 收发器]
    D --> B
    B --> E[左右基础转向灯]
    B --> F[MAX7219 8x8 点阵]
    B --> G[调试串口]

Loading

主工程的软件分层为 App / User / BSP / HAL+FreeRTOS：

• App 层负责转向识别、灯光控制、显示策略、CAN 解析和调试输出
• User 层负责系统启动、任务编排、事件总线和中断转发
• BSP 层封装 GPIO、SPI、TIM、USART、CAN 等底层外设
• HAL + FreeRTOS 提供硬件访问基础和任务调度能力

当前实现采用“共享状态 + 通知总线”的协作方式：

• app_state 保存共享业务状态：steer / motion / user_hint
• event_bus 使用 SIG_LAMP_UPDATE / SIG_DISPLAY_UPDATE / SIG_CAN_RX / SIG_RESERVED_USER 进行通知唤醒

这意味着状态值和唤醒信号是解耦的，任务读取的是当前状态快照，而不是一次性业务事件。

模块概览

模块	主要职责
system_boot	统一完成时钟、模块初始化与任务创建
app_state	维护系统共享状态，作为业务真相源
event_bus	基于 FreeRTOS EventGroup 提供通知型同步
app_gonio	采集方向盘 PWM 角度并判断左转、右转、回正
app_trun_lamp	根据 steer 状态驱动左右基础转向灯闪烁
app_display_policy	根据状态快照决定点阵显示图案优先级
app_dot_displayer	驱动 MAX7219 刷新 8x8 点阵显示
app_can	解析 CAN 报文中的模式字段并更新 motion
app_debug	通过串口输出运行日志和故障信息

核心目录

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├── mcu/
│   ├── app/          # 应用层：业务逻辑模块
│   ├── bsp/          # BSP 层：GPIO/SPI/TIM/USART/CAN/DMA 封装
│   ├── user/         # 系统入口、事件总线、中断与 RTOS 钩子
│   ├── libx/         # 基础类型、错误码、公共配置
│   └── Libraries/    # STM32 HAL、CMSIS、启动文件、链接脚本
├── crm/freeRTOS/     # FreeRTOS 内核与 ARM_CM 移植层
├── project/          # 主工程 CMake 与交叉编译工具链配置
├── doc/              # 设计文档、原理图、数据手册与协议参考
└── README.md

主工程的构建入口位于 project/CMakeLists.txt。

默认硬件接口

以下为当前软件中的默认接口映射。由于主控平台已收敛到 STM32F4 方案，最终引脚复用仍需以实际 F4 板卡原理图与启动配置为准。

功能	默认接口	说明
方向盘角度 PWM 输入	PA6 / TIM3_CH1	磁编码器 PWM 输入捕获
左转灯输出	PA2	GPIO 推挽输出
右转灯输出	PA1	GPIO 推挽输出
MAX7219 CLK	PA5	SPI1_SCK
MAX7219 DIN	PA7	SPI1_MOSI
MAX7219 CS	PA4	软件片选
调试串口 TX/RX	PA9 / PA10	USART1, 115200
CAN 默认引脚	PB8 / PB9	CAN1，默认使用重映射 CASE 2

补充说明：

• PA1 / PA2 当前更适合作为低功率指示输出或外部驱动级输入，若要直连真实车载灯具，仍需补充隔离和功率驱动电路
• CAN 正常模式下需要外接收发器，不能仅连接 MCU 引脚
• CAN 模式、重映射和波特率可在 mcu/bsp/bsp_can.h 中调整
• 点阵方向可通过 mcu/app/app_dot_displayer.h 中的 APP_DOTD_TURN_COUNT 做旋转适配

构建与烧录

建议准备以下工具：

• arm-none-eabi-gcc
• arm-none-eabi-g++
• cmake
• ninja
• openocd

在仓库根目录执行：

cmake -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=project/arm-gnu-none-eabi.cmake \
  -DCMAKE_SYSTEM_NAME=Generic \
  -DCMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS:BOOL=TRUE \
  -GNinja \
  -S project \
  -B build

cmake --build build --target all

构建产物：

• build/ATMOSPHERE_LAMP.elf
• build/ATMOSPHERE_LAMP.hex
• build/ATMOSPHERE_LAMP.bin

使用 OpenOCD 烧录：

openocd -f interface/cmsis-dap.cfg \
  -f target/stm32f4x.cfg \
  -c "program build/ATMOSPHERE_LAMP.elf verify reset exit"

仓库已提供 VS Code 集成文件：

• .vscode/tasks.json
• .vscode/launch.json
• .vscode/settings.json

可直接使用的任务包括：

• CMake 配置
• CMake 构建
• 烧录
• Debug with OpenOCD

调试建议

• 串口调试：默认使用 USART1，波特率 115200，项目已将 printf 重定向到串口
• CAN 联调：无真实总线和 ACK 节点时，优先使用回环模式验证软件链路；接入真实总线时再切回正常模式
• 点阵联调：上电会先执行测试模式和 START 图案自检；若方向不对，可调整 APP_DOTD_TURN_COUNT
• 硬件升级：迁移到 STM32F4 板卡时，应优先复核系统时钟、外设复用、中断映射与启动文件配置

文档索引

• doc/项目框架设计.md：项目定位、需求分析与总体框图
• doc/架构设计.md：主控固件的软件架构说明
• doc/各子模块详细设计.md：各模块职责、关键接口与设计细节
• doc/架构设计.dio：架构图源文件
• doc/schematic/stm32工控板_MCU原理图_截图.png：历史板卡原理图截图
• doc/schematic/stm32工控板 _ MCU原理图.pdf：历史板卡原理图 PDF
• doc/datasheet/can总线通信帧格式.png：CAN 协议字段参考

当前状态与未来拓展

当前仓库已经具备以下基础：

• 单主控业务链路完整，已覆盖方向识别、转向灯控制、点阵显示、CAN 解析与串口调试
• app_state + event_bus 协作模型已经落地，主任务之间的状态与通知边界清晰
• CAN 到点阵显示的映射已实现，并通过显示策略模块统一仲裁
• 当前方案已不再考虑外部无线连接与独立扩展控制器

短期可继续完善的方向：

• STM32F4 板卡迁移后的时钟、引脚复用和驱动配置收敛
• 更完整的接线说明与联调手册
• 故障检测、配置管理与参数化能力
• 基于 STM32F4 平台的网络通信能力扩展，例如远程诊断、状态上报与参数配置