injectorCTL/protocol.h

#ifndef PROTOCOL_H
#define PROTOCOL_H

#include "main.h"
#include "usart.h"
#include <stdint.h>
#ifdef USE_ELOG
    #define LOG_TAG    "motor"
    #include <elog.h>
#else
    // 重定向log_e等函数到printf，并自动添加换行符
    #define log_e(format, ...) printf(format "\r\n", ##__VA_ARGS__)
    #define log_i(format, ...) printf(format "\r\n", ##__VA_ARGS__)
    #define log_d(format, ...) printf(format "\r\n", ##__VA_ARGS__)
    #define log_w(format, ...) printf(format "\r\n", ##__VA_ARGS__)
#endif

// 帧头帧尾定义
#define FRAME_HEADER            0xA55A5AA5
#define FRAME_TAIL              0x5AA5A55A
#define READ_ACK_TIMEOUT        50
#define ACK_OK                  0x0000
#define ACK_FAILED              0x0001
#define ACK_OTHER               0x0002

// 功能码定义
#define HOST_CMD_STATUS_QUERY        0x0001  // 状态查询
#define HOST_CMD_VALVE_CTRL          0x0002  // 三通阀控制
#define HOST_CMD_PUMP_RUN_TIME       0x0003  // 泵运行时长控制
#define HOST_CMD_PUMP_RUN_SPEED      0x0004  // 泵运行速度设置
#define HOST_CMD_SOFT_STOP           0x0005  // 软急停功能
#define HOST_CMD_PUMP_RUN_STEP       0x0006  // 泵步进设置
#define HOST_CMD_SYSTEM_INIT         0x0007  // 系统初始化
#define CMD_BR_SET              0x0008  // 波特率设置
#define CMD_PR_SET              0x0009  // 通信协议设置

#define PUMP_SPEED_RPS 240//速度单位为1/240 rps
#define PUMP_ACCEL_RPS 6//加速度单位为1/6 rps/s
#define PUMP_DECEL_RPS 6//减速度单位为1/6 rps/s
#define PUMP_SPEED_RPS_MAX 50//

// 命令帧错误码定义
typedef enum {
    CMD_FRAME_OK = 0,
    CMD_FRAME_HEADER_ERROR = -1,
    CMD_FRAME_TAIL_ERROR = -2,
    CMD_FRAME_CHECK_ERROR = -3,
    CMD_FRAME_CMD_ERROR = -4,
} CmdFrameError_t;



// MOONS’驱动器支持的Modbus功能码如下：
// 0x03：读取保持寄存器
// 0x06：写单个寄存器
// 0x10：写多个寄存器   
#define RTU_FUNC_READ_HOLD_REG        0x03  // 读取保持寄存器
#define RTU_FUNC_READ_INPUT_REG       0x04  // 读取输入寄存器
#define RTU_FUNC_WRITE_REG            0x06  // 写单个寄存器
#define RTU_FUNC_WRITE_MULTI_REG      0x10  // 写多个寄存器

/*寄存器4001告警代码
报警代码用来表示驱动器当前的报警信息，用户可以通过查询报警代码寄存器了解具体的报警信息。报
警代码寄存器的每一位代表不同的报警信息，当某一位被置1时表示驱动器正处于该位定义的报警状态，
具体每一位的定义可参考下表：
0 位置误差超限
1 CCW方向禁止限位
2 CW方向禁止限位
3 驱动器过温
4 驱动器内部电压错误
5 驱动器过压
6 驱动器欠压
7 驱动器过流
8 电机绕组开关
9 电机编码器信号错误
10 通讯异常
11 参数保存失败
12 在电机未使能时命令其运转
13 电机重载状态
14 调用的Q程序段为空
15 存储器错误
*/
// 使用联合体表示

// 告警寄存器联合体定义
typedef union {
    struct {
        uint16_t position_error:1;         // 位0: 位置误差超限
        uint16_t ccw_limit:1;              // 位1: CCW方向禁止限位
        uint16_t cw_limit:1;               // 位2: CW方向禁止限位
        uint16_t over_temp:1;              // 位3: 驱动器过温
        uint16_t voltage_error:1;          // 位4: 驱动器内部电压错误
        uint16_t over_voltage:1;           // 位5: 驱动器过压
        uint16_t under_voltage:1;          // 位6: 驱动器欠压
        uint16_t over_current:1;           // 位7: 驱动器过流
        uint16_t winding_switch:1;         // 位8: 电机绕组开关
        uint16_t encoder_error:1;          // 位9: 电机编码器信号错误
        uint16_t comm_error:1;             // 位10: 通讯异常
        uint16_t param_save_failed:1;      // 位11: 参数保存失败
        uint16_t motor_disabled:1;         // 位12: 在电机未使能时命令其运转
        uint16_t motor_overload:1;         // 位13: 电机重载状态
        uint16_t empty_q_program:1;        // 位14: 调用的Q程序段为空
        uint16_t memory_error:1;           // 位15: 存储器错误
    } bits;
    uint16_t all;                          // 访问完整的16位寄存器
}AlarmCode_t;

// 用于输出具体的告警信息字符串
static const uint8_t alarmInfo[16][50]={
    "位置误差超限",
    "CCW方向禁止限位",
    "CW方向禁止限位",
    "驱动器过温",
    "驱动器内部电压错误",
    "驱动器过压",
    "驱动器欠压",
    "驱动器过流",
    "电机绕组开<EFBFBD><EFBFBD>",
    "电机编码器信号错误",   
    "通讯异常",
    "参数保存失败",
    "在电机未使能时命令其运转",
    "电机重载状态",
    "调用的Q程序段为空",
    "存储器错误",
};

/*
寄存器4002状态代码
状态代码用来表示驱动器当前的工作状态，用户可以通过查询状态寄存器了解具体的状态信息。状态代
码寄存器的每一位代表不同的状态信息，当某一位被置1时表示驱动器正处于该位定义的状态，具体每一
位的定义可参考下表。

位 说明
0 使能
1 采样中（软件示波器功能开启）
2 驱动器报故障
3 运动到位
4 运动中
5 点动运行中
6 减速中
7 等待输入信号（例如执行WI指令）
8 参数保存中
9 驱动器报警告
10 回原点中
11 等待时间（例如执行WT、WD指令）
12 内部使用
13 编码器检测中
14 Q程序运行中
15 初始化（步进系），伺服准备好（伺服系）
*/

typedef union {
    struct {
        uint16_t enable:1;                  // 位0: 使能
        uint16_t sample:1;                  // 位1: 采样中（软件示波器功能开启）
        uint16_t fault:1;                   // 位2: 驱动器报故障
        uint16_t position_reached:1;        // 位3: 运动到位
        uint16_t moving:1;                  // 位4: 运动中
        uint16_t point_move:1;              // 位5: 点动运行中
        uint16_t decelerating:1;           // 位6: 减速中
        uint16_t wait_input:1;             // 位7: 等待输入信号（例如执行WI指令）
        uint16_t parameter_save:1;          // 位8: 参数保存中
        uint16_t alarm:1;                   // 位9: 驱动器报警告
        uint16_t return_home:1;            // 位10: 回原点中
        uint16_t wait_time:1;               // 位11: 等待时间（例如执行WT、WD指令）
        uint16_t encoder_check:1;          // 位12: 编码器检测中
        uint16_t q_program_run:1;          // 位13: Q程序运行中
        uint16_t init:1;                   // 位14: 初始化（步进系），伺服准备好（伺服系）
    } bits;
    uint16_t all;
} StatusCode_t;
static const uint8_t statusInfo[16][60]={
    "使能",
    "采样中（软件示波器功能开启）",
    "驱动器报故障",
    "运动到位",
    "运动中",
    "点动运行中",
    "减速中",
    "等待输入信号（例如执行WI指令）",
    "参数保存中",
    "驱动器报警告",
    "回原点中",
    "等待时间（例如执行WT、WD指令）",
    "内部使用",
    "编码器检测中",
    "Q程序运行中",
    "初始化（步进系），伺服准备好（伺服系）",
};

// 位置控制，点对点模式
/* 设置加速度、减速度、速度和目标位置，对应MOONS’ SCL指令如下：
+----------+----------+----------+--------------+--------------+--------------+--------------------------------------------------+
| SCL指令  | 设定数值 |   单位   |  寄存器地址  | 十六进制格式 | 写入寄存器值 |                       说明                       |
|          |          |          |              |  寄存器地址  |              |                                                  |
+----------+----------+----------+--------------+--------------+--------------+--------------------------------------------------+
|    AC    |   100    | Rps/sec  |    40028     |     001B     |     600      |       预设置加速度为100，需要对寄存器40028       |
|          |          |          |              |              |              |                 写入600(0x0258)                  |
+----------+----------+----------+--------------+--------------+--------------+--------------------------------------------------+
|    DE    |   100    | Rps/sec  |    40029     |     001C     |     600      |       预设置减速度为100，需要对寄存器40029       |
|          |          |          |              |              |              |                 写入600(0x0258)                  |
+----------+----------+----------+--------------+--------------+--------------+--------------------------------------------------+
|    VE    |    1     |   Rps    |    40030     |     001D     |     240      |       预设置速度为1，需要对寄存器40030写入       |
|          |          |          |              |              |              |                   240(0x00F0)                    |
+----------+----------+----------+--------------+--------------+--------------+--------------------------------------------------+
|    DI    |  200000  |  Counts  | 40031,40032  |  001E,001F   |    200000    | 预设定目标位置为200000，需要对40031和40032寄存器 |
|          |          |          |              |              |              |              写入200000(0x00030D40)              |
+----------+----------+----------+--------------+--------------+--------------+--------------------------------------------------+
*/

#define RTU_PUMP_CMD_AC      0x001B  // 加速度
#define RTU_PUMP_CMD_DE      0x001C  // 减速度
#define RTU_PUMP_CMD_VE      0x001D  // 速度
#define RTU_PUMP_CMD_DI      0x001E  // 目标位置
#define RTU_PUMP_CMD_HW      0x006C  // 硬件版本40109
#define RTU_PUMP_CMD_BR      0x0094  //波特率BR，40149
#define RTU_PUMP_CMD_PR      0x0095  //通信协议PR，40150
#define RTU_PUMP_CMD_SPEED   0x000A  //瞬时实际速度,40011
#define RTU_PUMP_CMD_POS     0x0008  //绝对位置,40009-40010

// 速度控制，慢跑Jogging模式
/*
+----------+----------+----------+------------+--------------+--------------+--------------------------------------+----------+
| SCL指令  | 设定数值 |   单位   | 寄存器地址 | 十六进制格式 | 写入寄存器值 |                 说明                 |          |
|          |          |          |            |  寄存器地址  |              |                                      |          |
+----------+----------+----------+------------+--------------+--------------+--------------------------------------+----------+
|    JA    |   100    | Rps/sec  |   40047    |     002E     |     600      |         预设置加速度为100，          |          |
|          |          |          |            |              |              | 需要对寄存器40047写600入600(0x0258)  |          |
+----------+----------+----------+------------+--------------+--------------+--------------------------------------+----------+
|    JL    |   100    | Rps/sec  |   40048    |     002F     |     600      |         预设置减速度为100，          |          |
|          |          |          |            |              |              |   需要对寄存器40048写入600(0x0258)   |          |
+----------+----------+----------+------------+--------------+--------------+--------------------------------------+----------+
|    JS    |    10    |   Rps    |   40049    |     0030     |     2400     |           预设置速度为10，           | (0x0960) |
|          |          |          |            |              |              |      需要对寄存器40049写入2400       |          |
+----------+----------+----------+------------+--------------+--------------+--------------------------------------+----------+
*/
#define RTU_PUMP_CMD_JA      0x002E  // Jog加速度
#define RTU_PUMP_CMD_JL      0x002F  // Jog减速度
#define RTU_PUMP_CMD_JS      0x0030  // Jog速度



/* 备注：
1. Modbus报文读写时，注意寄存器地址间的转换关系，如寄存器40125转换后为0x007C， 即
40125-40000-1=124(0x007C)
2. PR=5模式和PR=133模式的区别:
为了将目标位置DI=200000写入目标位置寄存器(40032 ,40031)，即向32位寄存器地址写入
200000(0x030D40)
• 在PR=5，即Big Endian模式下，表示写入32位数据为高16位数据排放在内存的低地址端，低
16位数据排放在内存的高地址端
• 在PR=133，即Little Endian模式下，表示写入32位数据为低16位数据排放在内存的低地址端，
高16位数据排放在内存的高地址端
3. 速度、加/减速度寄存器参数设定值单位
• 速度类寄存器参数设定值单位为 1 
240 rps
• 加/减速度类寄存器参数设定值单位为 1
6 rps/s
*/
#define RTU_PUMP_CMD_CO      0x007C  // 操作码，Command Opcode

#define RTU_PUMP_CMD_SC      0x0002  // 状态寄存器
#define RTU_PUMP_CMD_AL      0x0001  // 告警寄存器





// valve
/*
+------------------------------------+------------+
|              指令名称              | 寄存器地址 |
+------------------------------------+------------+
|      控制模式设置为CIA402模式      |   00B1h    |
+------------------------------------+------------+
|     运行模式设置为原点回归模式     |   03C2h    |
+------------------------------------+------------+
| 设置原点回归方式为17（负限位开关） |   0416h    |
|   或者18（正限位开关）两个选一个   |            |
+------------------------------------+------------+
|  设置寻找原点开关为10000（高速）   |   0417h    |
+------------------------------------+------------+
| 设置寻找原点信号速度为1000（低速） |   0419h    |
+------------------------------------+------------+
|       设置回零加速度为200000       |   041Bh    |
+------------------------------------+------------+
|             使电机准备             |   0380h    |
+------------------------------------+------------+
|             使电机<EFBFBD><EFBFBD><EFBFBD>能             |   0380h    |
+------------------------------------+------------+
|             使电机使能             |   0380h    |
+------------------------------------+------------+
|         使电机运行原点回归         |   0380h    |
+------------------------------------+------------+
*/
#define VALVE_PULSE_PER_ROUND           10000 //阀门一圈的脉冲数

#define RTU_VALVE_CMD_CTL_MODE          0x00B1  // 阀门控制模式
#define RTU_VALVE_CMD_RUN_MODE          0x03C2  // 阀门运行模式

#define RTU_VALVE_CMD_PP_POS            0x03E7  // 阀门轮廓位置
#define RTU_VALVE_CMD_PP_SPEED          0x03F8  // 阀门轮廓速度
#define RTU_VALVE_CMD_PP_ACCEL          0x03FC  // 阀门轮廓加速度
#define RTU_VALVE_CMD_PP_DECEL          0x03FE  // 阀门轮廓减速度
#define RTU_VALVE_CMD_SC                0x0381  // 阀门运行状态
#define RTU_VALVE_CMD_AL                0x037F  // 阀门运行告警
#define RTU_VALVE_CMD_POS               0x03C8  // 阀门运行位置，用户单位
#define RTU_VALVE_CMD_SPEED             0x03D5  // 阀门当前速度，用户单位/s，rpm

#define RTU_VALVE_CMD_HOME_MODE         0x0416  // 阀门原点回归方式
#define RTU_VALVE_CMD_HOME_SWT_SPEED    0x0417  // 阀门回归寻找开关的速度
#define RTU_VALVE_CMD_HOME_ORI_SPEED    0x0419  // 阀门回归寻找<E5AFBB><E689BE><EFBFBD>点的速度
#define RTU_VALVE_CMD_HOME_ACCEL        0x041B  // 阀门回归加速度
#define RTU_VALVE_CMD_FUNC              0x0380  // 阀门控制
#define RTU_VALVE_CMD_HOME_TORQUE       0x0170  // 阀门原点回归堵转检测力矩
#define RTU_VALVE_CMD_HOME_TIME         0x0172  // 阀门原点回归堵转检测时间

#define RTU_VALVE_CFG_COMM_CIA402       0x0000  // 为CIA402模式
#define RTU_VALVE_CFG_MODE_HM           0x0006  // 原点回归模式(HM)
#define RTU_VALVE_CFG_MODE_PP           0x0001  // 轮廓位置模式(PP)
#define RTU_VALVE_CFG_PREPARE           0x0006  // 准备
#define RTU_VALVE_CFG_DISABLE           0x0007  // 失能
#define RTU_VALVE_CFG_ENABLE            0x000F  // 使能
#define RTU_VALVE_CFG_RUN_ORIGIN        0x001F  // 运行原点回归

// 错误码定义
typedef enum {
    ERR_NONE = 0x00,
    ERR_COMM = 0x01,
    ERR_CTRL = 0x02,
    // 其他错误码待定
} ErrorCode_t;

// 设备状态相关定义

// 1. 下挂设备状态
typedef enum {
    SENSOR_OFFLINE = 0,
    SENSOR_ONLINE = 1
} SensorStatus;

// 2. 三通阀角度
typedef enum {
    VALVE_ANGLE_120 = 120,
    VALVE_ANGLE_210 = 210
} ValveAngle;

// 3. 泵状态
typedef enum {
    PUMP_STATUS_STOP = 0,
    PUMP_STATUS_CLOCKWISE = 1,
    PUMP_STATUS_ANTICLOCKWISE = 2
} PumpStatus;

// 4. 泵速度范围
#define PUMP_SPEED_MIN    0
#define PUMP_SPEED_MAX    100

// 5. 气泡状态
typedef enum {
    BUBBLE_NONE = 0,
    BUBBLE_DETECTED = 1
} BubbleStatus;

// 6. 急停按键状态
typedef enum {
    ESTOP_NORMAL = 0,
    ESTOP_PRESSED = 1
} EstopStatus_t;

// 7. 初始化状态
typedef enum {
    INIT_IN_PROGRESS = 0,
    INIT_SUCCESS = 1,
    INIT_FAILED = 2
} InitStatus_t;

// 三通阀结构体
typedef struct {
    uint8_t angle[2];        // 阀门角度 (120/210)
} ValveStatus_t;

// 泵结构体
typedef struct {
    uint8_t status[2];       // 泵运行状态 (停止/顺时针/逆时针)
    uint8_t speed[2];        // 泵速度百分比 (0-100)，设置值
} PumpStatus_t;

// 设备状态结构体，用于上报HOST
typedef struct {
    uint8_t sensorStatus;      // 下挂设备状态
    ValveStatus_t valves;     // 两个三通阀状态
    PumpStatus_t pumps;       // 两个泵状态
    uint8_t bubbleStatus;      // 气泡状态
    uint16_t activityMeter;    // 活度计mCi
    uint8_t estopStatus;       // 急停状态
    uint8_t errorCode;         // 错误码
    uint8_t initStatus;        // 初始化状态
} DeviceStatus_t;


typedef struct
{
    DeviceStatus_t ds;
    uint32_t valvesSpeed[2];//实时速度
    uint8_t valvesSpeedPercent[2];//实时速度百分比
    uint32_t valvesPos[2];//实时位置
    uint32_t pumpsSpeed[2];//实时速度
    uint8_t pumpsSpeedPercent[2];//实时速度百分比
    uint32_t pumpsPos[2];//实时位置
    uint16_t rst;//RTU命令执行结果
    
} SystemStatus_t;//包含需要上报的状态及附加状态


typedef struct {
    uint8_t name[20];
    uint8_t id;
    uint32_t speed;//满速
    uint32_t accel;
    uint32_t decel;
    uint16_t fullCount;//电机总步数，用于根据角度估算需要移动的步数
    int16_t offsetPos;//电机偏移位置，用于补偿电机移动误差
    uint8_t speedPercent;//设置速度百分比数，如100表示100%
    uint8_t torque;//堵转力矩百分比,堵转转矩阈值应大于找寻原点过程中的实际运行转矩，且一般应小于最大转矩，以避免触发堵转故障保护
    uint8_t timeout;//回归超时时间，单位s
} MotorDefaultParam_t;


// 定义设备默认参数
typedef struct {
    MotorDefaultParam_t pump[2];
    MotorDefaultParam_t valve[2];
} DeviceParam_t;


extern DeviceParam_t dp;
extern DeviceStatus_t deviceStatus;

// 函数声明
void ProcessHostCommand(uint8_t *rxBuf, uint8_t rxLen);
void runPumpDemo(void);
void runValveDemo(void);
void updateSystemStatus(void);
void initCTLSystem(void);



#endif // PROTOCOL_H