| name | stm32-gray-track |
| description | 8 路灰度传感器巡线算法调试技能。Use when: 小车脱线/找不到线、十字路口误判、弯道拐不过、S 形摆动、传感器读数异常、防抖逻辑调整、加权差比和参数优化、丢线搜索行为异常。适用于亚博智能 8 路灰度 + STM32 巡线场景。 |
| argument-hint | 描述巡线问题或需要调整的行为 |
8 路灰度巡线算法调试
传感器硬件
- 型号：亚博智能 8 路灰度传感器
- 接口：AD0/AD1/AD2（PB13/PB14/PB15）通道选择 + OUT（PA15）数字输出
- 读取方式：
Grayscale_Sensor_Read_All(g_sensor_data) → g_sensor_data[0..7] 存入 D1~D8
- 值含义：0 = 白色（未踩线），1 = 黑色（踩线）
四层算法架构
Grayscale_Sensor_Read_All() ← 硬件层：逐路切换 AD0~AD2 读 OUT 引脚
↓
g_sensor_data[8] ← D1~D8 原始值
↓
track() 入口 ← 1. 防抖过滤
↓ ← 2. 加权差比和 → error (raw)
↓ ← 3. 丢线/十字状态机 (GO/FIND/CROSS/R1~R3/L1~L3)
↓ ← 4. 转向 PD → steer_out → 差速分配
motor_target_set(L,R) ← 输出左右轮目标速度
调试步骤
1. 先验证传感器数据
在 OLED 第 1 行查看 D1~D8 实时值。用手遮/照传感器验证每路响应：
OLED 第 1 行: 0 0 1 0 0 0 0 0
D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8
- 如果某路始终 0 或始终 1 → 该路传感器故障或 AD0~AD2 通道选择断线
- 可用
sensor_test()（在 gray_track.c 中）通过串口打印原始值
- OLED 第 2 行显示巡线状态字（GO/R1
R3/L1L3/FIND/CROSS）
2. 加权差比和原理
8 路传感器按位置加权，中间权重大、边缘权重小：
| 传感器 | 权重 | 归属 |
|---|
| D1 | ×5 | 左侧 sum_L |
| D2 | ×4 | 左侧 sum_L |
| D3 | ×3 | 左侧 sum_L |
| D4 | ×1 | 左侧 sum_L |
| D5 | ×1 | 右侧 sum_R |
| D6 | ×3 | 右侧 sum_R |
| D7 | ×4 | 右侧 sum_R |
| D8 | ×5 | 右侧 sum_R |
error = sum_L - sum_R（正值=线偏左，负值=线偏右）- 最大范围 ±12，不除以 cnt（灯越多 → error 越大 → 弯越急转向越猛）
3. 防抖机制
- 单帧毛刺：传感器状态需要保持 1 帧才更新 error → 80ms 延迟
- 快速响应：≥2 个灯同时翻转 → 立即响应（不等待确认帧）
- ⚠️ 这导致传感器噪声最多引起 80ms 的响应延迟，不会引起误判
4. 状态机诊断
| OLED 状态 | 含义 | 正常/异常 |
|---|
GO | 正常跟线 | ✅ 正常 |
R1~R3 | 右偏修正 | ✅ 正常（线偏右时出现） |
L1~L3 | 左偏修正 | ✅ 正常（线偏左时出现） |
FIND | 全白丢线，惯性搜索 | ⚠️ 如果持续出现 → 传感器安装高度不对或阈值偏差 |
CROSS | 全黑，十字路口 | ✅ 碰到赛道十字时出现 |
5. 常见问题排查
| 现象 | 原因 | 解决 |
|---|
| 直线也左右摆（S 形） | KD 太小或 KP 太大 | KD 6 加大阻尼 |
| 弯道冲出赛道 | KP 太小或速度太快 | 先降 S，再加 KP |
| 脱线后找不回线 | 丢线速度太慢 | 提高 TRACK_SPEED_SLOW |
| 十字路口误停车 | CROSS 处理逻辑触发 | 十字用惯性保持，不会停车。若停车说明传感器数据异常 |
| 一直显示 FIND | 传感器装太高/太低 | 调整安装高度使白底输出 0、黑线输出 1 |
| 内侧轮停转过猛 | steer_out 限幅 ±60 不够 | 调整 STEER_MAX 宏 |
| OLED 花屏 | MPU6050 INT 打断 I2C | 确认 OLED 刷新前关闭了 EXTI0 |
6. 调参速查
| 参数 | 位置 | 默认 | 作用 |
|---|
g_track_kp | gray_track.c | 3.0~5.8 | 转向比例：越大转弯越猛 |
g_track_kd | gray_track.c | 3.0~4.0 | 转向微分：越大越稳 |
TRACK_SPEED_FAST | gray_track.c | 30 | 直道基准速度 |
TRACK_SPEED_SLOW | gray_track.c | 18 | 丢线搜索速度 |
TRACK_SPEED_MIN | gray_track.c | 2 | 弯道保底速度 |
STEER_MAX | gray_track.c | 60 | 转向输出限幅 |
UART3 KP<值> | 实时调参 | 3.0 | 在线改转向 P |
UART3 KD<值> | 实时调参 | 4.0 | 在线改转向 D |
正确调参顺序
- 先确认传感器数据正常（OLED 第 1 行 D1~D8）
- 设定合理速度
S25（不要一开始就很快）
- 调转向 PD：
KP3 → 观察过弯 → 不够加 KP4 → 摆动加 KD5
- 速度跟不上再调速度环 PID（用 stm32-pid-tuning 技能）
- 最后微调直道速度
S30
相关文件
- 巡线算法：
code/gray_track.c, code/gray_track.h
- 传感器驱动：
code/grayscale_sensor.c, code/grayscale_sensor.h
- PID 控制：
code/pid.c, code/pid.h
- 巡线详解文档：
移植代码相关/循线控制逻辑详解.md
- 项目架构：
AGENTS.md
