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记录倒车舵机反向的 ROS 到 USART3 控制链定位过程，并同步校正当前控制模式、曲率符号及 44 字节遥测帧说明。

doc/ackermann_steering_calibration.md

@@ -18,8 +18,11 @@
 - 符号约定：
   - 上位机 `Vz` 遵循 ROS 约定：**Vz > 0 = 逆时针 = 左转**。
   - 标定表 / 舵机拟合使用相反符号：**曲率 κ > 0 = 右转**。
-  - 代码中 `kappa_fit = -Vz/Vx`，使 `Vz > 0` 得到 `kappa_fit < 0`（左转），
+  - 代码中 `kappa_fit = -Vz/|Vx|`，使 `Vz > 0` 得到 `kappa_fit < 0`（左转），
     与拟合域一致。
+- **转向方向只由 `Vz` 决定**：`Vx` 的正负只表示前进/倒车，不允许改变前轮的
+  物理偏转方向。因此从上位机到 MCU 的任何一层都不应执行
+  `if (Vx < 0) Vz = -Vz` 一类处理。
 
 ## 2. 标定方法（手推法）
 
@@ -67,7 +70,7 @@ x 向半弓高的符号用于判定左右：PWM > ~1670 为右转（κ 取正）
 ## 3. 单位换算（关键，曾导致 100 倍错误）
 
 标定表 `1/R` 列以 **1/cm** 为单位（R 用厘米）。而代码里的曲率来自
-`kappa = wz / Vx`（均为 SI），单位是 **1/m**。两者相差 100 倍。
+`kappa = wz / |Vx|`（均为 SI），单位是 **1/m**。两者相差 100 倍。
 
 拟合前必须把 R 从 cm 换算为 m，再取 `kappa = 1/R_m`（并带符号）：
 
@@ -135,12 +138,12 @@ servo = 1656.373 + 140.548 * kappa - 7.654 * kappa^2
 后轮差速只用轮距 track 与 κ，本就不含 L。阿克曼几何没有丢，而是以更贴合
 实车的实测形式嵌入拟合。
 
-## 5. 控制律（Mode 0：标定运动学，默认）
+## 5. 控制律（Mode 0：标定运动学）
 
-`AKM_DIRECT_MAP = 0` 时：
+`AKM_DIRECT_MAP = 0` 且 `AKM_YAW_ASSIST = 0` 时：
 
 ```
-kappa_geom = Vz / Vx            (Vx≈0 时置 0，阿克曼无前进不能转向)
+kappa_geom = Vz / |Vx|          (Vx≈0 时置 0，Vx 正负不改变舵机方向)
 kappa_fit  = clamp(-kappa_geom, ±AKM_KAPPA_MAX)
 Servo      = f(kappa_fit)                          # 二次拟合
 MOTOR_A(左) = Vx * (1 + 0.5*track*kappa_fit)       # 后轮差速
@@ -149,7 +152,8 @@ MOTOR_B(右) = Vx * (1 - 0.5*track*kappa_fit)
 
 物理特性：舵机角只决定转弯半径 R = 1/κ。
 - 固定舵机角、改 Vx → wz 随之变（走同一圆，快慢不同）。
-- 固定 wz、改 Vx → κ = wz/Vx 变 → 舵机角变（正确行为）。
+- 固定 wz、改变 `|Vx|` → `|κ| = |wz|/|Vx|` 变 → 舵机角大小改变。
+- 只把 `Vx` 从正值改成同幅值负值 → 舵机方向和大小均保持不变。
 
 ### Vx–wz 可行域（κ_max ≈ 3.33 /m）
 
@@ -200,7 +204,7 @@ MOTOR_B(右) = Vx
 
 `AKM_DIRECT_MAP = 0` 且 `AKM_YAW_ASSIST = 1` 时启用。
 
-**动机（为什么要有 Mode 2）**：Mode 0 里 `κ = Vz/Vx`，同一个转向指令 `Vz` 在
+**动机（为什么要有 Mode 2）**：Mode 0 里 `κ = Vz/|Vx|`，同一个转向指令 `Vz` 在
 高速时曲率被 `Vx` 除小，舵机自动回正 —— 这就是"高速转弯打不动"的根源。Mode 2
 **主动解耦 w 与 v**：舵机由 `Vz` 直接决定（与 Mode 1 一样，不再除以 Vx），
 所以大 `Vz` 在任何速度都给出大前轮角；阿克曼只作为后轮差速的**前馈参考**，
@@ -234,7 +238,7 @@ MOTOR_B(右) = Vx + dv
 ```
 
 要点：
-- **解耦是核心**：`vz_norm` 只由 `Vz` 决定，不再 `Vz/Vx`，所以高速大转向不再被
+- **解耦是核心**：`vz_norm` 只由 `Vz` 决定，不再 `Vz/|Vx|`，所以高速大转向不再被
   几何"稀释"。`Vx` 独立设定驱动基速。
 - **舵机走直接满行程映射，不走拟合**：Mode 2 的舵机与 Mode 1 / CH1 调试一致，
   用 `Akm_Norm_To_Servo(vz_norm)` 把转向指令线性铺满行程（以 `SERVO_INIT` 为
@@ -309,10 +313,10 @@ R       = 1 / |1/R(Servo)|                         # 1/R 由 §2 标定表(1/cm)
 
 | 宏 | 默认 | 含义 |
 |----|-----:|------|
-| `AKM_SERVO_DEBUG_REMOTE_CH1` | 1 | 1 = 舵机直接由遥控 CH1 驱动，覆盖所有控制律（板级调试） |
+| `AKM_SERVO_DEBUG_REMOTE_CH1` | 0 | 1 = 舵机直接由遥控 CH1 驱动，覆盖所有控制律（板级调试） |
-| `AKM_DIRECT_MAP` | 1 | 1 = 直接映射调试模式；0 = 交给 Mode 0 / Mode 2 |
+| `AKM_DIRECT_MAP` | 0 | 1 = 直接映射调试模式；0 = 交给 Mode 0 / Mode 2 |
 | `AKM_DIRECT_VZ_FULL` | 1.0f | Mode 1 & Mode 2 共用：Vz 满行程量程（rad/s）= 上位机会发的最大 angular.z |
-| `AKM_YAW_ASSIST` | 0 | 1 = 横摆闭环（Mode 2）；仅在 `AKM_DIRECT_MAP=0` 时生效 |
+| `AKM_YAW_ASSIST` | 1 | 1 = 横摆闭环（Mode 2）；仅在 `AKM_DIRECT_MAP=0` 时生效 |
 | `AKM_YAW_KP` / `AKM_YAW_KI` | 0.10 / 0.00 | 横摆角速度误差 PI 增益（m/s per rad/s） |
 | `AKM_YAW_FF_ALPHA` | 0.00f | 几何前馈混合系数（0=纯反馈，1=纯几何差速=Mode 0） |
 | `AKM_YAW_MIN_SPEED` | 0.10f | 低于此速度冻结横摆环（m/s） |
@@ -338,9 +342,12 @@ R       = 1 / |1/R(Servo)|                         # 1/R 由 §2 标定表(1/cm)
 | 发送（TX，STM32→ROS） | 200 Hz | **DMA 非阻塞** | usartx.c `data_task` |
 | 接收（RX，ROS→STM32） | 中断驱动 | `USART3_IRQHandler`（RXNE） | usartx.c |
 
-- 只保留 **USART3（ROS）**。原先 `data_task` 20 Hz 阻塞式群发 USART1/3/5+CAN，
+- 遥测发送只保留 **USART3（ROS）**。原先 `data_task` 20 Hz 阻塞式群发
-  现已删掉 USART1/USART5/CAN 发送，只留 USART3。
+  USART1/3/5+CAN，现已删掉 USART1/USART5/CAN 遥测发送，只留 USART3。
-- 帧长 24 字节（`SEND_DATA_SIZE`），`Vz` 在 RX 中断里由
+  这不表示其他串口没有初始化：当前固件仍初始化 USART1、USART2、USART3、UART5，
+  且接收中断仍可用。
+- 帧长 44 字节（`SEND_DATA_SIZE`），在原 24 字节布局后增加 MCU 会话 ID、编码器
+  采样时间戳和 IMU 采样时间戳。`Vz` 在 RX 中断里由
   `XYZ_Target_Speed_transition` 解析：`raw/1000 + (raw%1000)*0.001`（rad/s）。
 
 ### 为什么改 DMA 非阻塞发送
@@ -358,14 +365,104 @@ R       = 1 / |1/R(Servo)|                         # 1/R 由 §2 标定表(1/cm)
 
 USART3 波特率 **115200 → 921600**（system.c:129，`uart3_init(921600)`）。
 
-- 一帧 24 字节 = 240 bit（8N1，10 bit/byte）的 shift-out 时间：
+- 一帧 44 字节 = 440 bit（8N1，10 bit/byte）的 shift-out 时间：
-  - 115200：240/115200 ≈ **2.08 ms**
+  - 115200：440/115200 ≈ **3.82 ms**
-  - 921600：240/921600 ≈ **0.26 ms**（快 8 倍，远低于 5 ms 周期）
+  - 921600：440/921600 ≈ **0.48 ms**（快 8 倍，远低于 5 ms 周期）
-- 带宽占用：200 Hz × 24 B = 4800 B/s，两档都绰绰有余；提速主要是留余量。
+- 带宽占用：200 Hz × 44 B = 8800 B/s；921600 为扩展帧和后续调试留足余量。
 - APB1=42 MHz，16 倍过采样分频后实际约 913 k，偏差 ~0.9%（UART 容忍 <2.5%）。
 - **ROS 端必须同步改 921600**，否则乱码——这是最易漏的一步。
 
-## 10. 复现拟合
+## 10. 倒车时舵机反向：控制链排查记录
+
+### 现象
+
+期望发送 `Vz > 0` 时前轮始终保持左转，但实机表现为：`Vx` 从正值切换为负值后，
+舵机转向随之反转。
+
+### MCU 侧检查结果
+
+USART3 接收路径为：
+
+```
+USART3_IRQHandler
+  -> Move_X = received Vx
+  -> Move_Z = received Vz
+  -> Drive_Motor(Move_X, Move_Y, Move_Z)
+  -> Servo
+```
+
+- USART3 中断直接执行 `Move_Z = Vz`，没有根据 `Vx` 翻转符号。
+- Mode 1 和当前 Mode 2 的舵机值只读取 `Vz`，与 `Vx` 无关。
+- Mode 0 已使用 `Vz/|Vx|`，倒车同样不会改变舵机方向。
+- TIM12 CCR2 是最终舵机 PWM 输出，控制任务没有在输出端根据电机方向再次翻转。
+
+因此，如果实机舵机随 `Vx` 正负反向，第一步应检查 MCU **实际收到的 `Vz`**，
+不能只看发送界面上显示的目标值。
+
+### 远端 ROS 实测证据
+
+实机运行环境：`root@192.168.11.169:/root/yiliao2026`。实际节点配置为：
+
+- `/cmd_vel` 唯一订阅者：`origincar_base`
+- `/cmd_vel` 唯一发布者：`rosbridge_websocket`
+- `akm_cmd_vel = none`，未运行 `cmd_vel_to_ackermann_drive.py`
+- `origincar_base::Cmd_Vel_Callback()` 分别独立编码 `linear.x` 和 `angular.z`，没有改号
+
+但 `origincar_base` 的 launch 日志记录到同一次按键切换中的真实输入为：
+
+```text
+linear.x = -1, angular.z = -0.74
+linear.x = +1, angular.z = +0.74
+linear.x = -1, angular.z = -0.74
+```
+
+这证明舵机反向发生在 USART3 之前：发布端已经在倒车时把 `angular.z` 反号，MCU
+只是执行收到的命令。
+
+### 根因与修复
+
+本机 rosbridge 键盘客户端：
+
+`/Users/chenyouyuan/cyy_ws/smart_car_2026/src/bridge_client.py`
+
+静态映射本身正确：
+
+- `down_left`：`linear.x < 0`、`angular.z > 0`
+- `down_right`：`linear.x < 0`、`angular.z < 0`
+
+但旧的组合键分支在按下 `S` 时交换了 A/D：
+
+```python
+# 旧逻辑：错误
+S + D -> down_left
+S + A -> down_right
+```
+
+现已改为保持方向键与 `Vz` 符号一致：
+
+```python
+# 新逻辑
+W + A -> Vx > 0, Vz > 0
+S + A -> Vx < 0, Vz > 0
+W + D -> Vx > 0, Vz < 0
+S + D -> Vx < 0, Vz < 0
+```
+
+修改客户端后必须重启 `bridge_client.py` 才会生效。该文件位于
+`origincar_controller` Git 仓库之外，不包含在控制器固件提交中。
+
+### 推荐排查顺序
+
+1. 在 `/cmd_vel` 入口记录 `linear.x` 与 `angular.z`，确认发布端实际输出。
+2. 在 `origincar_base::Cmd_Vel_Callback()` 记录串口打包前的值。
+3. 在 MCU 调试器中观察 `test_movz`、`Move_X`、`Move_Z` 和 `Servo`。
+4. 检查 `Remote_ON_Flag`，避免 TIM8 航模遥控输入抢占 USART3 控制模式。
+5. 最后检查 `TIM12->CCR2`，确认是否还有其他路径覆盖最终 PWM。
+
+判断原则：若 `Vx` 改号时上游 `angular.z` 也改号，应修发布端；只有在 MCU 收到的
+`Move_Z` 符号保持不变而 `Servo` 仍反向时，才继续修改 MCU 控制律。
+
+## 11. 复现拟合
 
 标定原始脚本与中间产物在 `calibration/` 目录。核心步骤：
 1. R(cm) → R(m)，`kappa = sign / R_m`（sign 由 x 半弓高定，+ 为右）。

doc/todo.md

@@ -1,7 +0,0 @@
-1. 实测轮距、轴距和最大可用转角
-修改了转角中位值的问题，保持直线行驶 SERVO_INIT 1590
-
-2. 修正后轮半径公式
-3. 先限制转角，再计算左右轮速
-4. 重新标定舵机 PWM 与实际轮角关系
-5. 辨识后轮电机和调整 PI

doc/时间戳.md

@@ -1,349 +0,0 @@
-针对现在的“FreeRTOS 下位机 + Linux/ROS 2 上位机 + 后续轮速/IMU/2D雷达融合”，建议直接制定一套统一的时间戳与通信协议。
-
-最核心的原则是：
-
-[
-\boxed{
-\text{MCU原始单调时间戳永不修改}
-\quad+\quad
-\text{上位机维护时钟映射}
-}
-]
-
-即：
-
-[
-T_{\rm host}=a,t_{\rm mcu}+b
-]
-
-## 1. 下位机统一时间基准
-
-不要把 `xTaskGetTickCount()` 作为传感器主时间戳。
-
-它适合：
-
-* `vTaskDelayUntil()` 周期调度；
-* 超时判断；
-* 任务延时；
-* 毫秒级状态机。
-
-它不适合：
-
-* IMU与编码器精确对齐；
-* 200 Hz以上传感器采样；
-* 分析通信延迟；
-* 后续雷达、IMU、轮式里程计融合。
-
-FreeRTOS Tick 的分辨率由 `configTICK_RATE_HZ` 决定；ISR 中若确实要读 Tick，应使用 `xTaskGetTickCountFromISR()`。[FreeRTOS Task Utilities](https://www.freertos.org/Documentation/02-Kernel/04-API-references/03-Task-utilities/00-Task-utilities)
-
-### 推荐时间源
-
-使用一个32位硬件定时器：
-
-```text
-计数频率：1 MHz
-计数单位：1 us
-自动重装值：0xFFFFFFFF
-软件扩展：64 bit
-时间含义：MCU自本次上电以来经过的微秒数
-```
-
-例如 STM32 可以使用 TIM2 或 TIM5：
-
-[
-t_{\rm mcu}\in uint64_t,\qquad 单位=\mu s
-]
-
-32位、1 MHz计数器约每71.58分钟回绕一次，所以用更新中断增加高32位。
-
-```c
-static volatile uint32_t g_time_high = 0;
-
-void TIM2_IRQHandler(void)
-{
-    if (__HAL_TIM_GET_FLAG(&htim2, TIM_FLAG_UPDATE) != RESET) {
-        __HAL_TIM_CLEAR_IT(&htim2, TIM_IT_UPDATE);
-        g_time_high++;
-    }
-}
-
-uint64_t mcu_time_us(void)
-{
-    uint32_t high1;
-    uint32_t high2;
-    uint32_t low;
-    uint32_t status;
-
-    do {
-        high1 = g_time_high;
-        __DMB();
-
-        low = TIM2->CNT;
-        status = TIM2->SR;
-
-        __DMB();
-        high2 = g_time_high;
-    } while (high1 != high2);
-
-    /*
-     * 计数器已经回绕，但更新中断可能还没有得到执行。
-     * low 小于半量程，说明读取发生在回绕之后。
-     */
-    if ((status & TIM_SR_UIF) && low < 0x80000000U) {
-        high1++;
-    }
-
-    return ((uint64_t)high1 << 32) | low;
-}
-```
-
-注意：
-
-* 定时器时钟必须确认是否受 APB 分频后的“定时器倍频”影响；
-* 不要直接读取一个由中断写入的普通 `uint64_t`，32位MCU上未必原子；
-* 如果启用了 STOP 模式或 Tickless Idle，要确认这个定时器休眠时是否继续工作；
-* 时间戳只能递增，不能因为校时而向前或向后跳变。
-
-## 2. 时间戳应该在哪里打
-
-时间戳必须尽可能靠近数据真正产生的位置。
-
-| 数据       | 推荐时间戳位置       |
-| -------- | ------------- |
-| IMU      | DRDY中断发生时     |
-| SPI读取IMU | 不要等SPI读取完成才打点 |
-| 编码器      | 控制定时器锁存计数器时   |
-| 电机控制量    | PWM寄存器更新时     |
-| 控制周期     | 控制周期入口        |
-| 上位机接收    | 完整帧接收完成时，单独记录 |
-
-例如：
-
-```c
-typedef struct {
-    uint64_t sample_time_us;
-    int16_t gyro_raw[3];
-    int16_t accel_raw[3];
-} ImuSample;
-```
-
-IMU中断中只做：
-
-1. 读取 `mcu_time_us()`；
-2. 保存时间戳；
-3. 通知采集任务；
-4. 立即退出中断。
-
-不要在中断中完成协议编码、CRC计算和串口发送。
-
-如果传感器内部启用了低通滤波，DRDY时间仍然可能比真实物理测量晚一个固定群延迟。后续可以增加：
-
-```c
-corrected_time_us = drdy_time_us - imu_filter_delay_us;
-```
-
-但必须在确定传感器滤波器延迟后再补偿。
-
-## 3. FreeRTOS任务结构
-
-建议使用：
-
-```mermaid
-flowchart TD
-    A["IMU DRDY / 控制定时器 ISR"] --> B["采样环形缓冲区"]
-    B --> C["传感器处理任务"]
-    C --> D["协议发送队列"]
-    D --> E["唯一 UART TX 任务"]
-    F["UART DMA / IDLE ISR"] --> G["接收环形缓冲区"]
-    G --> H["协议解析任务"]
-```
-
-关键规则：
-
-* UART发送只能有一个所有者任务，避免多个任务发送的数据交叉；
-* UART接收使用DMA、IDLE中断和环形缓冲区；
-* ISR只负责搬运数据和通知任务；
-* 二进制协议和 `printf()` 调试日志不要共用同一个UART；
-* 如果ISR调用 FreeRTOS 的 `...FromISR()` 接口，中断优先级必须符合 `configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY` 约束；
-* 周期任务使用 `vTaskDelayUntil()`，它能避免普通相对延时产生的累计漂移，但实际执行时刻仍应调用硬件微秒时钟记录。[FreeRTOS `vTaskDelayUntil()`](https://freertos.org/xtaskdelayuntiltask-control.html)
-
-例如200 Hz低精度周期任务：
-
-```c
-void SensorTask(void *argument)
-{
-    TickType_t last_wake = xTaskGetTickCount();
-    const TickType_t period = pdMS_TO_TICKS(5);
-
-    for (;;) {
-        vTaskDelayUntil(&last_wake, period);
-
-        uint64_t actual_time_us = mcu_time_us();
-
-        /* 采集和处理 */
-    }
-}
-```
-
-如果要求更稳定的200 Hz采样，应由硬件定时器产生中断，再通知任务，而不是完全依赖 FreeRTOS Tick。
-
-## 4. 推荐二进制帧规范 v1
-
-假设使用 UART 或 USB CDC，建议采用：
-
-```text
-COBS编码（协议头 + 负载 + CRC32） + 0x00帧分隔符
-```
-
-COBS的好处是任意解析错误后，都可以在下一个 `0x00` 重新找到帧边界。
-
-### 统一协议头：24字节
-
-之前已有的基础上额外增加
-| session_id     | uint32 |  4 | 本次MCU启动会话ID  |
-| sample_time_us | uint64 |  8 | MCU采样时间      |
-
-
-但不要直接执行：
-
-```c
-uart_send((uint8_t *)&header, sizeof(header)); // 不推荐
-```
-
-因为不同编译器可能存在：
-
-* 结构体填充；
-* 对齐差异；
-* 大小端差异；
-* 浮点格式差异。
-
-             |
-
-
-## 7. 四时间戳同步协议
-
-每次同步记录：
-
-* (T_1)：上位机发送请求；
-* (t_2)：MCU收到并解析请求；
-* (t_3)：MCU准备发送响应；
-* (T_4)：上位机收到完整响应。
-
-定义MCU时间减上位机时间为：
-
-[
-\theta=
-\frac{(t_2-T_1)+(t_3-T_4)}{2}
-]
-
-往返延迟：
-
-[
-d=(T_4-T_1)-(t_3-t_2)
-]
-
-初始转换：
-
-[
-T_{\rm host}\approx t_{\rm mcu}-\theta
-]
-
-运行中收集多组：
-
-[
-x_i=\frac{t_{2,i}+t_{3,i}}{2}
-]
-
-[
-y_i=\frac{T_{1,i}+T_{4,i}}{2}
-]
-
-拟合：
-
-[
-\boxed{T_{\rm host}=a,t_{\rm mcu}+b}
-]
-
-推荐参数：
-
-* 启动时连续同步20～50次；
-* 初始阶段先令 (a=1)，从最小RTT样本估计 (b)；
-* 运行中每1秒同步一次；
-* 保存最近60～120组；
-* 丢弃RTT明显偏大的样本；
-* 使用RTT最小的20%～30%拟合 (a,b)；
-* MCU时间戳本身永远不被“校准”或重写。
-
-上位机使用 `CLOCK_MONOTONIC_RAW` 或 `std::chrono::steady_clock`，不要使用会被NTP校时改变的墙上时间参与控制。
-
-## 8. ROS 2时间戳转换
-
-MCU的“上电微秒数”不能直接填进 ROS 消息的 `header.stamp`，否则无法和激光雷达时间对齐。
-
-上位机先得到：
-
-[
-T_{\rm steady}=a,t_{\rm mcu}+b
-]
-
-再在ROS桥接节点中保存一对锚点：
-
-[
-(T_{\rm steady,0},T_{\rm ros,0})
-]
-
-转换为：
-
-[
-T_{\rm ros,sample}
-==================
-
-T_{\rm ros,0}
-+
-(T_{\rm steady,sample}-T_{\rm steady,0})
-]
-
-然后将这个时间填入：
-
-* `sensor_msgs/Imu.header.stamp`；
-* `nav_msgs/Odometry.header.stamp`；
-* 编码器或轮速自定义消息时间戳。
-
-这样轮速、IMU和激光雷达才能在同一ROS时间轴上融合。
-
-## 9. 上位机命令不要依赖绝对时间
-
-普通运动命令建议使用“接收后立即执行＋超时”：
-
-```c
-typedef struct {
-    uint32_t command_sequence;
-    uint32_t valid_for_us;
-    float velocity_ref;
-    float yaw_rate_ref;
-} MotionCommand;
-```
-
-MCU收到时记录：
-
-```c
-last_command_rx_us = mcu_time_us();
-```
-
-安全判断：
-
-```c
-if (mcu_time_us() - last_command_rx_us > command.valid_for_us) {
-    enter_safe_deceleration();
-}
-```
-
-只有真正需要未来定时执行时，才让上位机通过逆映射计算：
-
-[
-t_{\rm mcu,execute}
-===================
-
-\frac{T_{\rm host,execute}-b}{a}
-]
-