ODrive Fireware v0.5.6 — Board文件夹源码解析

解析范围：ODrive-Fireware-v0.5.6/Firmware/Board/v3/ 以及同层的 board.cpp / board.h。

目标：帮助你快速理解 ODrive v3.x 在 STM32F4 平台上的 硬件抽象层（Board Support Layer） 是如何完成外设初始化、PWM/ADC 同步采样、控制回路中断调度、以及不同硬件小版本（v3.1~v3.6）兼容的。

0. 目录结构总览

Firmware/Board/v3/ 基本是 CubeMX 生成的工程骨架 + ODrive 做的少量改造。

Firmware/Board/v3/
├─ board.cpp                    # ODrive 的“板级聚合层”：外设对象/中断控制回路
├─ Inc/
│  ├─ board.h                   # ODrive v3.x 板级配置宏/外设句柄/全局对象声明
│  ├─ main.h                    # CubeMX 生成的 GPIO 引脚宏定义（*_Pin / *_GPIO_Port）
│  ├─ mxconstants.h             # 工程常量（PWM 频率、死区、TIM 时钟等）
│  ├─ adc.h / gpio.h / tim.h ...# 各外设 HAL 初始化头文件
│  ├─ stm32f4xx_it.h            # 中断声明
│  ├─ FreeRTOSConfig.h          # FreeRTOS 配置
│  └─ prev_board_ver/           # 旧版本(3.2/3.4)的 GPIO/ADC 初始化代码
└─ Src/
   ├─ main.c                    # CubeMX 的入口（SystemClock_Config 等）
   ├─ adc.c / tim.c / spi.c ... # HAL 外设初始化实现
   ├─ freertos.c                # 默认 RTOS 任务（基本只启动 USB）
   ├─ stm32f4xx_it.c            # 默认中断入口（HardFault 等）
   ├─ stm32f4xx_hal_timebase_TIM.c # HAL tick 的 TIM 实现（替代 SysTick）
   ├─ usb_device.c + usbd_*     # USB CDC 设备栈
   └─ prev_board_ver/           # 旧版本(3.2/3.4)的 GPIO/ADC 初始化代码

需要关心的“Board 层逻辑”主要集中在两块：

  1. board.h / board.cpp（ODrive 自己写的板级聚合层）
  2. tim.c / adc.c（PWM—ADC 同步采样链路的 CubeMX 配置）

1. 启动链路（系统初始化 → 外设初始化 → 控制回路运行）

ODrive 固件的总体启动顺序可以理解为：

  1. system_init()：HAL & 时钟 & OTP 硬件版本检查
  2. board_init()：CubeMX 外设初始化 + 中断优先级配置 + 驱动芯片复位
  3. start_timers()：TIM1/TIM8/TIM13 同步启动，打开 ADC 触发
  4. 控制回路中断链：
    • TIM8_UP_TIM13_IRQHandler()（PWM 更新事件）
    • 软件触发 ControlLoop_IRQHandler()（实际 FOC/控制计算）

在 ODrive v3 中，实时闭环控制不依赖 FreeRTOS 的普通任务调度，而是依赖**“PWM定时器更新中断 + 软件中断触发”**的硬实时链路。

2. board.h（板级配置与全局对象声明）

文件：Firmware/Board/v3/Inc/board.h

2.1 关键宏与参数

(1) 硬件参数：分流电阻
#if HW_VERSION_MINOR <= 3
#define SHUNT_RESISTANCE (675e-6f)
#else
#define SHUNT_RESISTANCE (500e-6f)
#endif
  • ODrive 通过 HW_VERSION_MINOR（板子小版本）对硬件参数做兼容。
  • 这个电阻会影响电流换算（ADC → 电流）。
(2) GPIO 计数与编号
#define AXIS_COUNT (2)
#define GPIO_COUNT  (17)
  • ODrive v3.x 双轴（M0/M1）。
  • GPIO_COUNT=17 包含：GPIO1~GPIO8、编码器相关引脚、CAN 引脚，以及 GPIO0 dummy。
(3) 默认 GPIO 模式

DEFAULT_GPIO_MODES 直接给出 ODrive 的默认 GPIO 功能映射（数字/串口/模拟输入/编码器/CAN 等）。

(4) 控制周期与 TIM 关联
#define TIM_TIME_BASE TIM14
#define CONTROL_TIMER_PERIOD_TICKS  (2 * TIM_1_8_PERIOD_CLOCKS * (TIM_1_8_RCR + 1))
#define TIM1_INIT_COUNT (TIM_1_8_PERIOD_CLOCKS / 2 - 1 * 128)
  • TIM1/TIM8：中心对齐 PWM + 触发 ADC。
  • TIM13：用于和 TIM1/TIM8 同步（辅助定时/校准采样节奏）。
  • TIM14：被用作 HAL tick 的 timebase（见 stm32f4xx_hal_timebase_TIM.c）。
(5) 电压采样分压比
#if HW_VERSION_VOLTAGE >= 48
#define VBUS_S_DIVIDER_RATIO 19.0f
#elif HW_VERSION_VOLTAGE == 24
#define VBUS_S_DIVIDER_RATIO 11.0f
#endif

用于 VBUS 电压转换：ADC 采样电压 × 分压比 → 母线真实电压。

2.2 关键全局对象（C++ 区域）

board.h 将驱动层对象与控制对象进行声明，供 board.cpp 定义。

  • axes：两轴 Axis 对象数组（Axis0/Axis1）
  • motors[]：Motor0/Motor1
  • encoders[]：Encoder0/Encoder1
  • gpios[]：GPIO 索引到具体端口/引脚
  • alternate_functions[][]：GPIO 复用功能表（UART/PWM/I2C/CAN/ENC）
  • usb_dev_handle：USB CDC 设备句柄
  • ext_spi_arbiter：SPI3 仲裁器（允许多个外设共享 SPI）
  • uart_a / uart_b / uart_c：串口对象指针
  • pwm0_input：PWM 输入捕获（典型用于 RC PWM 控制信号）

3. board.cpp（板级聚合层：对象实例化 + 控制回路中断）

文件：Firmware/Board/v3/board.cpp

这是 Board 文件夹中 最核心的“业务逻辑文件”，可以分为 4 类内容：

  1. 全局外设对象与驱动对象实例化
  2. system_init() / board_init() / start_timers()
  3. ADC 采样读取与复位逻辑
  4. 中断回调：PWM 更新中断 + 控制回路软中断 + SPI DMA 回调

3.1 全局对象：SPI 仲裁器与驱动芯片

(1) SPI3 仲裁器
Stm32SpiArbiter spi3_arbiter{&hspi3};
Stm32SpiArbiter& ext_spi_arbiter = spi3_arbiter;
  • ODrive 把外部 SPI 设备统一挂在 SPI3。
  • Stm32SpiArbiter 用于“多设备共享 SPI 总线”的冲突管理。
(2) 门极驱动芯片：两颗 DRV8301
Drv8301 m0_gate_driver{ ... M0_nCS ... nFAULT };
Drv8301 m1_gate_driver{ ... M1_nCS ... nFAULT };
  • 两轴各一颗 DRV8301。
  • EN 引脚是共享的，因此 EN 不在 drv8301 内部控制，而在 board_init() 中统一拉高拉低。

3.2 温度限流：板载热敏电阻

OnboardThermistorCurrentLimiter fet_thermistors[AXIS_COUNT] = {...};
OffboardThermistorCurrentLimiter motor_thermistors[AXIS_COUNT];
  • fet_thermistors：测 MOSFET 温度，用于热保护/限流。
  • ADC 通道会随硬件小版本变化（HW_VERSION_MINOR >= 3 时 M1 的通道不同）。

3.3 Motor / Encoder / Axis 对象绑定

(1) Motor
Motor motors[2] = {
  { &htim1, mask, 1/SHUNT, m0_gate_driver, ... },
  { &htim8, mask, 1/SHUNT, m1_gate_driver, ... }
};
  • 轴0 用 TIM1 作为 PWM 定时器
  • 轴1 用 TIM8 作为 PWM 定时器
(2) Encoder
Encoder encoders[2] = {
  { &htim3, ... &spi3_arbiter },
  { &htim4, ... &spi3_arbiter }
};
  • TIM3/TIM4 配置为 Encoder Mode（见 tim.c）。
  • SPI 仲裁器用于 SPI 绝对值编码器/磁编码器类设备。
(3) Axis 聚合

axes 把控制器、估计器、轨迹等与 motor/encoder 绑定。

  • 注意：Axis1 的 step/dir GPIO 引脚编号会在 HW_VERSION_MINOR >= 5 时发生变化（兼容不同 PCB）。

3.4 GPIO 映射表与复用功能表

(1) gpios[]：软件 GPIO 编号 → MCU 端口引脚

不同硬件小版本（v3.1~v3.6）GPIO 排针复用布局不同，所以这里用 #if HW_VERSION_MINOR 分段定义。

典型结构：

Stm32Gpio gpios[GPIO_COUNT] = {
  {nullptr,0}, // GPIO0 dummy
  {GPIOA, GPIO_PIN_0}, // GPIO1
  ...
  {GPIOB, GPIO_PIN_8}, // CAN_R
  {GPIOB, GPIO_PIN_9}, // CAN_D
};
(2) alternate_functions[]：GPIO 模式 → AF 复用号
std::array<GpioFunction, 3> alternate_functions[GPIO_COUNT] = {
  /* GPIO1 */ { UART4_AF8, TIM5_AF2 },
  /* ENC0_A */ { TIM3_AF2 },
  /* CAN_R */ { CAN1_AF9, I2C1_AF4 },
};

这个表让 ODrive 在运行时能够“根据配置把 GPIO 切换成 UART/PWM/I2C/CAN/ENC”等。

4. system_init() / board_init() / start_timers()

4.1 system_init()

职责：

  1. HAL_Init()
  2. SystemClock_Config()（CubeMX 生成在 main.c）
  3. OTP 硬件版本校验

关键点：固件编译时的硬件版本必须与 OTP 中记录的一致，否则死循环停机。

实现逻辑：

  • 若 OTP 首字节为 0xFF（未烧录），则用 .testdata 段的 fake_otp（用于生产测试）。
  • 用 check_board_version() 对比 HW_VERSION_MAJOR/MINOR/VOLTAGE。

这一步保证：

  • 不会把 24V 固件烧到 48V 板子上
  • 不会在硬件 pinout 变化的版本上跑错配置

4.2 board_init()

职责：完成外设初始化、中断优先级配置、可选接口初始化、DRV8301 复位。

(1) CubeMX 外设初始化顺序
MX_GPIO_Init();
MX_DMA_Init();
MX_ADC1_Init();
MX_ADC2_Init();
MX_TIM1_Init();
MX_TIM8_Init();
MX_TIM3_Init();
MX_TIM4_Init();
MX_SPI3_Init();
MX_ADC3_Init();
MX_TIM2_Init();
MX_TIM5_Init();
MX_TIM13_Init();

这里的顺序体现了依赖关系：

  • GPIO/DMA 先初始化
  • ADC 与 TIM（触发源）必须准备好
  • SPI/UART/I2C/CAN 视配置启用
(2) EXTI 中断线统一开启

EXTI0/1/2/3/4/9_5/15_10 全部启用，真正每根线的用途与模式在 stm32_gpio.cpp 才会具体配置。

(3) 控制回路中断
HAL_NVIC_SetPriority(ControlLoop_IRQn, 5, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(ControlLoop_IRQn);

HAL_NVIC_SetPriority(TIM8_UP_TIM13_IRQn, 0, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM8_UP_TIM13_IRQn);
  • TIM8_UP_TIM13_IRQn 优先级最高（0）：硬实时定时基准。
  • ControlLoop_IRQn 优先级稍低（5）：控制计算。

注意：这里 ControlLoop_IRQn 被宏重命名为 OTG_HS_IRQn，即 复用一个 USB HS 的 IRQ 号作为“软件中断入口”。

(4) UART A / UART B 条件初始化

只有当 odrv.config_.enable_uart_* 为 true 才会设置波特率并调用 MX_UART4_Init() / MX_USART2_UART_Init()。

(5) I2C 地址由 GPIO 组合决定

当启用 I2C 时，固件会读取 GPIO3/4/5 三个输入脚的电平，拼出 I2C 地址：

i2c_stats_.addr = (0xD << 3);
addr |= gpio3?0x1:0;
addr |= gpio4?0x2:0;
addr |= gpio5?0x4:0;
MX_I2C1_Init(addr);

这相当于板上用 3bit 拨码/跳线决定从机地址。

(6) CAN 引脚模式保护

ODrive 要求 CAN 模式不被后续 GPIO 初始化覆盖，因此会检查配置是否把 CAN_R/CAN_D 设成 CAN。

(7) Debug freeze

为了防止调试暂停时 PWM 还在跑：

__HAL_DBGMCU_FREEZE_TIM1();
__HAL_DBGMCU_FREEZE_TIM8();
__HAL_DBGMCU_FREEZE_TIM13();
(8) DRV8301 全局复位

EN_GATE 既控制驱动使能也控制 SPI 接口上电，因此必须复位：

drv_enable_gpio.write(false);
delay_us(40);
drv_enable_gpio.write(true);
delay_us(20000);

4.3 start_timers()：同步启动 TIM1 / TIM8 / TIM13

这部分是 ODrive 控制链路的关键。

(1) 临时关闭 ADC 外部触发

防止启动定时器时产生意外触发：

hadc1.CR2 &= ~JEXTEN;
hadc2.CR2 &= ~(EXTEN | JEXTEN);
hadc3.CR2 &= ~(EXTEN | JEXTEN);
(2) 三个定时器同步启动 + 相位关系
Stm32Timer::start_synchronously<3>(
  {&htim1, &htim8, &htim13},
  {TIM1_INIT_COUNT, 0, TIM1_INIT_COUNT/2}
);

解释：

  • TIM1 与 TIM8 的中心对齐三角波之间引入固定相位差（文中注释说 TIM1 领先 TIM8 90°）。
  • TIM13 reload 与 TIM1 的某个 update 对齐，用于辅助控制/校准节拍。
(3) 重新打开 ADC 外部触发并清标志

开启 ADC 外触发后，会清 JEOC/EOC/OVR，确保第一拍采样是干净的。

(4) 使能 TIM8 Update 中断
__HAL_TIM_CLEAR_IT(&htim8, TIM_IT_UPDATE);
__HAL_TIM_ENABLE_IT(&htim8, TIM_IT_UPDATE);

TIM8 update 是整个控制循环的“心跳”。

5. PWM—ADC—控制回路的中断链（最重要部分）

5.1 fetch_and_reset_adcs()：读取 3 路 ADC 并清状态

函数签名：

static bool fetch_and_reset_adcs(
  std::optional<Iph_ABC_t>* current0,
  std::optional<Iph_ABC_t>* current1);

职责：

  1. 判断 ADC1/2/3 是否全部完成采样（EOC/JEOC）
  2. 读取 Vbus 与两轴电流 ADC 值
  3. 将 ADC 原始值转换成相电流（phB/phC，然后合成 phA=-B-C）
  4. 清 ADC SR 标志，准备下一次采样

关键点：

  • M0 电流来自 ADC2->JDR1 和 ADC3->JDR1（注入通道）
  • M1 电流来自 ADC2->DR 和 ADC3->DR（规则通道）
  • Vbus 来自 ADC1->JDR1

这体现出：两个电机在同一时刻采样，但通过“注入/规则组”分离通道，减少 ADC 资源冲突。

5.2 TIM8_UP_TIM13_IRQHandler()：PWM 更新中断（硬实时）

触发源：TIM8 Update Event（中心对齐 PWM 的更新点）。

核心逻辑：

  1. 清 TIM8 Update 中断标志
  2. 判断当前计数方向（上数/下数）
  3. 维护 timestamp_（时间戳）
  4. 在“上数半周期”执行采样回调并触发控制软中断
  5. 在“下数半周期”预设 PWM 为 50%，防止 deadline missed

关键代码行为解释：

(1) 计数方向用于区分“真实电流采样”和“零矢量采样”
bool counting_down = TIM8->CR1 & TIM_CR1_DIR;
  • 上数：通常对应 SVM 矢量区间内的“真实导通”采样
  • 下数：通常对应零矢量，电流接近 0，用于 offset/dc 校准
(2) timer_update_missed 检测
bool timer_update_missed = (counting_down_ == counting_down);

如果连续两次进入中断都处于同一方向，说明漏了一次 update 事件，属于严重时序错误：

  • Motor::ERROR_TIMER_UPDATE_MISSED
(3) 上数时：采样 + 触发控制软中断
odrv.sampling_cb();
NVIC->STIR = ControlLoop_IRQn;
  • sampling_cb()：通常处理 DMA/测量等采样相关逻辑
  • STIR：软件触发中断，相当于“立即调度控制回路计算”
(4) 下数时：设置 PWM 为 50%（安全默认值）
TIM1->CCR1 = ... = TIM_1_8_PERIOD_CLOCKS/2;
TIM8->CCR1 = ... = TIM_1_8_PERIOD_CLOCKS/2;

含义：

  • 如果控制计算没赶上截止时间，下一个周期 PWM 就会被强制拉回“中性占空比”，避免异常输出。

5.3 ControlLoop_IRQHandler()：控制回路软中断（核心控制计算）

触发方式：由 TIM8_UP_TIM13_IRQHandler 写 NVIC->STIR 触发。

控制回路步骤可以拆成 6 个阶段：

Stage A：确保 ADC 采样完成

调用 fetch_and_reset_adcs()，如果 ADC 未完成，则报时序错误：

  • Motor::ERROR_BAD_TIMING
Stage B：若 PWM 未使能，则电流置零

当 MOE 没开（电机未臂动），电流测量无意义：

if (!(TIM1->BDTR & TIM_BDTR_MOE_Msk)) current0 = {0,0,0};
Stage C：电流测量回调
motors[0].current_meas_cb(timestamp - TIM1_INIT_COUNT, current0);
motors[1].current_meas_cb(timestamp, current1);

注意 M0 的时间戳带 -TIM1_INIT_COUNT 偏移，说明 M0/M1 的采样相位不同（与 start_timers 同步策略一致）。

Stage D：主控制回调
odrv.control_loop_cb(timestamp);

这是整个 ODrive 的核心闭环计算入口（FOC、电流环、速度环、位置环等）。

Stage E：等待 ADC 进入下一次采样（DC 校准）
while (!(ADC2->SR & ADC_SR_EOC));

然后再次 fetch_and_reset_adcs() 获取下一组数据，用于：

  • dc_calib_cb()：零电流 offset 校准
Stage F：PWM 更新回调 + deadline 检查
motors[x].pwm_update_cb(...);

最后检查 timestamp_ 是否严格前进一个周期，若不满足，说明控制计算超时：

  • Motor::ERROR_CONTROL_DEADLINE_MISSED

这套结构体现了 ODrive 的硬实时设计目标：

  • TIM8 update 是硬时钟
  • ControlLoop 是软触发中断
  • 两者之间用 timestamp 检测“漏拍/超时”

5.4 SPI DMA 完成回调（仲裁器解锁）

当 SPI3 DMA Tx/Rx 完成：

spi3_arbiter.on_complete();

这用于通知上层“本次 SPI 事务结束”，释放总线给下一设备。

5.5 TIM5_IRQHandler()：PWM 输入捕获

pwm0_input.on_capture();

TIM5 被配置为输入捕获/测量 PWM 脉宽（例如 RC PWM）。

6. CubeMX 外设初始化模块（Inc/Src）

这部分代码多为“外设寄存器配置”，但 ODrive 有一些关键点值得强调。

6.1 gpio.c / gpio.h（基础 GPIO 配置）

文件：Src/gpio.c

这里只配置了最基础且“必须在早期生效”的引脚：

  • M0_nCS / M1_nCS：默认拉高（不选中 SPI 从设备）
  • EN_GATE：默认拉低（关闭驱动）
  • nFAULT：输入上拉

另外它会根据硬件版本包含旧版本配置：

#if HW_VERSION_MAJOR == 3 && HW_VERSION_MINOR == 1 || 2
  #include "prev_board_ver/gpio_V3_2.c"
#elif HW_VERSION_MINOR == 3 || 4
  #include "prev_board_ver/gpio_V3_4.c"
#endif

6.2 dma.c / dma.h（DMA 流配置）

主要是开启 DMA 控制器时钟、设置中断优先级。

在 ODrive 中 DMA 主要服务于：

  • SPI3 Tx/Rx
  • UART4/USART2 Rx/Tx
  • I2C1 Rx/Tx

特别注意 SPI3：

  • TX DMA 优先级更高于 RX（避免时序被打断）。

6.3 adc.c / adc.h（ADC1/2/3：电流与母线电压采样）

ODrive 使用 3 路 ADC：

  • ADC1：VBUS（注入通道为主）
  • ADC2：M0/M1 相电流采样（注入 + 规则）
  • ADC3：M0/M1 相电流采样（注入 + 规则）

adc.c 同样带硬件版本兼容：

#if HW_VERSION_MINOR == 1 || 2
  #include "prev_board_ver/adc_V3_2.c"
#elif HW_VERSION_MINOR == 3 || 4
  #include "prev_board_ver/adc_V3_4.c"
#endif

设计要点

  1. 中心对齐 PWM + ADC 外部触发：保证采样落在电流波形最稳定的位置。
  2. 注入组 + 规则组：在同一 ADC 上交替服务两台电机，降低资源占用。

6.4 tim.c / tim.h（定时器：PWM/编码器/PWM输入/同步）

ODrive v3 中定时器分工非常清晰：

(1) TIM1：M0 三相互补 PWM（中心对齐）

  • CounterMode = CENTERALIGNED3
  • PWM2 输出模式
  • DeadTime = TIM_1_8_DEADTIME_CLOCKS
  • TRGO_UPDATE：作为 ADC 触发源之一

(2) TIM8：M1 三相互补 PWM（中心对齐）

与 TIM1 类似，是第二个电机的 PWM 定时器。

(3) TIM13：同步辅助定时器

Period 由公式计算，确保与 TIM1/TIM8 的周期关系满足同步。

(4) TIM3 / TIM4：编码器接口

  • HAL_TIM_Encoder_Init()
  • EncoderMode = TI12
  • IC Filter = 4

(5) TIM5：PWM 输入捕获

TIM5 使能中断 TIM5_IRQn，由 TIM5_IRQHandler() 调用 pwm0_input.on_capture()。

6.5 spi.c / spi.h（SPI3：16-bit + DMA）

SPI3 配置特点：

  • 16-bit 数据帧（适配编码器/驱动寄存器读写）
  • CLKPhase = 2EDGE
  • MOSI/SCK 默认下拉（空闲为 0）
  • MISO 上拉（用于断线检测/偶校验设备稳定电平）

DMA：

  • TX：DMA1_Stream7
  • RX：DMA1_Stream0

完成中断由 HAL_SPI_TxRxCpltCallback() 进入仲裁器 on_complete()。

6.6 usart.c / usart.h（UART4/USART2：DMA + 环形接收）

  • UART4：通常映射为 UART_A
  • USART2：作为 UART_B（注释中提到未来板子版本可支持更多）

DMA RX 采用 DMA_CIRCULAR（典型串口持续接收方案）。

中断优先级设置为 10（相对控制回路更低）。

6.7 i2c.c / i2c.h（I2C1：地址可配置 + DMA）

MX_I2C1_Init(uint8_t addr)：与常规 CubeMX 不同之处在于：

  • OwnAddress1 由外部传入，用于 I2C 从机模式

DMA：

  • RX：DMA1_Stream0 circular
  • TX：DMA1_Stream6 normal

6.8 can.c / can.h（CAN1：2Mbps 配置）

CAN 初始化采用 hcan1 直接静态初始化结构体（而不是 MX_CAN1_Init()）。

典型参数：

  • Prescaler=8
  • SJW=4TQ
  • BS1=16TQ
  • BS2=4TQ

并开启 CAN1_TX/RX0/RX1/SCE 中断。

6.9 usb_device.c + usbd_*（USB CDC 虚拟串口）

这部分是 STM32 USB Device Library 的标准实现：

  • usb_device.c：初始化入口
  • usbd_cdc_if.c：CDC 类接口（收发回调）
  • usbd_conf.c：PCD 底层（中断/端点）
  • usbd_desc.c：设备描述符

FreeRTOS 默认任务 StartDefaultTask() 里只做一件事：

MX_USB_DEVICE_Init();

ODrive 其它任务/线程通常由 odrive_main 自己创建与调度。

7. stm32f4xx_it.c（异常与中断入口）

这里主要关注两个点：

7.1 HardFault 捕获寄存器 + 立刻关 PWM

HardFault_Handler() 用 naked 汇编拿到堆栈指针，跳转 get_regs()。

get_regs() 做了两件非常关键的安全动作：

  1. 关闭 TIM1/TIM8 的 MOE（停止 PWM）
  2. 把 r0/r1/r2/r3/pc/lr/psr/cfsr 等寄存器读出来（便于调试）

并通过 while(stay_looping); 卡死，方便你接 JTAG 查看现场。

7.2 统计 IRQ 调用次数

多处看到：

COUNT_IRQ(xxx_IRQn);

这通常用于在线监测中断频率/丢拍（ODrive 的实时性诊断手段）。

8. prev_board_ver（旧板兼容）

目录：

  • Inc/prev_board_ver/
  • Src/prev_board_ver/

包含：

  • adc_V3_2.c / adc_V3_4.c
  • gpio_V3_2.c / gpio_V3_4.c

CubeMX 生成的 adc.c/gpio.c 在文件顶部用 #include 直接把旧版本实现“编译进来”。

优点：

  • 同一份固件代码可以通过编译宏覆盖不同的 pinout/ADC 方案。

缺点：

  • 代码组织不够模块化，但对固件团队维护“版本矩阵”很高效。

9. 你在阅读/移植时最需要关注的 10 个关键点

  1. TIM1/TIM8 必须是中心对齐 PWM，并且死区、重复计数器等参数必须匹配 mxconstants.h。
  2. ADC 外部触发与采样点 决定电流测量质量，这是 FOC 成败关键。
  3. TIM8_UP_TIM13_IRQHandler 是硬实时心跳，优先级应最高。
  4. ControlLoop_IRQHandler 的 deadline 检测 是 ODrive 安全策略的一部分。
  5. SPI3 DMA 的优先级与 on_complete() 决定多设备 SPI 的稳定性。
  6. EN_GATE 同时影响驱动功率级与 SPI 接口，复位时序必须满足 datasheet。
  7. I2C 地址由 GPIO 组合决定，如果你外接设备，记得避免地址冲突。
  8. 硬件版本 OTP 校验 能防止“固件与板子不匹配”导致烧毁风险。
  9. HardFault 一进来就关 PWM 是安全底线，移植时务必保留。
  10. gpios[] 与 alternate_functions[] 决定了 ODrive 的 GPIO 模式动态切换能力。

附录：文件逐个“模块-函数”速查表

A. 板级聚合层

board.h

  • system_init()：系统初始化、OTP 版本校验
  • board_init()：外设初始化与中断配置
  • start_timers()：同步启动 TIM1/TIM8/TIM13

board.cpp

  • check_board_version()：OTP 版本比对
  • system_init()：HAL_Init + 时钟 + OTP 校验
  • board_init()：外设 init + EXTI/控制中断 + UART/I2C + DRV reset
  • start_timers()：同步启动三 TIM，开 ADC 触发
  • fetch_and_reset_adcs()：读取电流/Vbus 并清 ADC 状态
  • TIM8_UP_TIM13_IRQHandler()：PWM update 心跳 + 触发控制软中断
  • ControlLoop_IRQHandler()：闭环计算 + DC 校准 + PWM 更新
  • HAL_SPI_TxRxCpltCallback()：SPI3 arbiter 完成通知
  • TIM5_IRQHandler()：PWM 输入捕获

B. CubeMX 外设初始化层

main.c

  • SystemClock_Config()：系统时钟树配置
  • Error_Handler()：错误处理

gpio.c

  • MX_GPIO_Init()：最基础 GPIO 初始化（CS/EN/nFAULT 等）

dma.c

  • MX_DMA_Init()：DMA 时钟与中断

adc.c

  • MX_ADC1_Init() / MX_ADC2_Init() / MX_ADC3_Init()：ADC 配置
  • HAL_ADC_MspInit()：GPIO/时钟/DMA（如有）

tim.c

  • MX_TIM1_Init()：M0 PWM
  • MX_TIM8_Init()：M1 PWM
  • MX_TIM13_Init()：同步辅助
  • MX_TIM3_Init() / MX_TIM4_Init()：编码器
  • MX_TIM5_Init()：PWM 输入捕获

spi.c

  • MX_SPI3_Init()：SPI3 + DMA
  • HAL_SPI_MspInit()：引脚/DMA 绑定

usart.c

  • MX_UART4_Init()：UART_A
  • MX_USART2_UART_Init()：UART_B
  • HAL_UART_MspInit()：DMA、IRQ

i2c.c

  • MX_I2C1_Init(uint8_t addr)：I2C1，从机地址由外部传入

can.c

  • HAL_CAN_MspInit()：CAN1 引脚/IRQ（Init 结构体写死在 hcan1）

freertos.c

  • MX_FREERTOS_Init()：创建 defaultTask
  • StartDefaultTask()：只初始化 USB

stm32f4xx_it.c

  • HardFault_Handler() / get_regs()：关 PWM + 现场寄存器
  • 多个 DMA/UART/CAN/USB IRQ 入口

stm32f4xx_hal_timebase_TIM.c

  • HAL tick 替代 SysTick 的实现（基于 TIM14）

usb_device.c + usbd_*.c

  • USB CDC 虚拟串口设备栈初始化与回调
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