CH 车辆

源码路径: modules/canbus_vehicle/ch/

概述

CH 模块是 Apollo CAN 总线框架中的 CH 平台车辆适配层，通过 CAN 协议实现底盘控制与状态采集。模块遵循工厂模式组织：ChVehicleFactory 负责创建和管理 CAN 通信组件（CanClient、CanSender、CanReceiver）以及车辆控制器；ChController 承担具体的车辆操控逻辑（油门、制动、转向、档位等）；ChMessageManager 注册所有发送和接收的 CAN 报文协议。

CH 平台支持完全自动驾驶（COMPLETE_AUTO_DRIVE）和完全手动（COMPLETE_MANUAL）两种驾驶模式，不支持仅转向或仅速度模式。车辆控制器内部运行独立的安全看门狗线程，以 50ms 周期检测 EPS/VCU/ESP 响应状态，连续失败 10 次自动切入紧急模式。

核心类

ChController

继承自 VehicleController<apollo::canbus::Ch>，是 CH 车辆的核心控制类。

class ChController final : public VehicleController<::apollo::canbus::Ch> {
 public:
  ChController() {}
  virtual ~ChController();
  ::apollo::common::ErrorCode Init(
      const VehicleParameter& params,
      CanSender<::apollo::canbus::Ch>* const can_sender,
      MessageManager<::apollo::canbus::Ch>* const message_manager) override;
  bool Start() override;
  void Stop() override;
  Chassis chassis() override;
  // ...
};

关键成员变量：

成员	类型	说明
brake_command_111_	Brakecommand111*	制动命令报文（ID 0x111）
throttle_command_110_	Throttlecommand110*	油门命令报文（ID 0x110）
steer_command_112_	Steercommand112*	转向命令报文（ID 0x112）
gear_command_114_	Gearcommand114*	档位命令报文（ID 0x114）
turnsignal_command_113_	Turnsignalcommand113*	转向灯命令报文（ID 0x113）
vehicle_mode_command_116_	Vehiclemodecommand116*	车辆模式命令报文（ID 0x116）
thread_	unique_ptr<std::thread>	安全看门狗线程
chassis_error_mask_	int32_t	底盘错误掩码（互斥保护）
chassis_error_code_	Chassis::ErrorCode	底盘错误码（互斥保护）

ChMessageManager

继承自 MessageManager<apollo::canbus::Ch>，在构造函数中注册所有 CH 平台的 CAN 报文。

class ChMessageManager : public MessageManager<::apollo::canbus::Ch> {
 public:
  ChMessageManager();
  virtual ~ChMessageManager();
};

注册的报文分为两类：

• 发送报文（6 条）：Throttlecommand110、Brakecommand111、Steercommand112、Turnsignalcommand113、Gearcommand114、Vehiclemodecommand116
• 接收报文（13 条）：Throttlestatus510、Brakestatus511、Steerstatus512、Turnsignalstatus513、Gearstatus514、Ecustatus1515 ~ Ecustatus4518、Vinresp151b ~ Vinresp351d、Wheelspeedreport51e

ChVehicleFactory

继承自 AbstractVehicleFactory，通过 CYBER_REGISTER_VEHICLEFACTORY 宏注册到 CyberRT 工厂。负责组装完整的 CAN 通信链路。

class ChVehicleFactory : public AbstractVehicleFactory {
 public:
  bool Init(const CanbusConf *canbus_conf) override;
  bool Start() override;
  void Stop() override;
  void UpdateCommand(const apollo::control::ControlCommand *control_command) override;
  Chassis publish_chassis() override;
  void PublishChassisDetail() override;
  void PublishChassisDetailSender() override;
  bool CheckChassisCommunicationFault() override;
};

核心函数

ChController 初始化与生命周期

• Init() -- 校验参数后从 MessageManager 获取 6 个发送报文的可变指针，调用 CanSender::AddMessage() 注册。返回错误码。
• Start() -- 启动安全看门狗线程 SecurityDogThreadFunc。
• Stop() -- 等待看门狗线程退出。

车辆控制

• EnableAutoMode() -- 使能制动、油门、转向的电子控制，调用 CheckResponse() 等待 EPS 和 VCU 确认，成功则切换至 COMPLETE_AUTO_DRIVE。
• DisableAutoMode() -- 重置所有发送报文，切换至 COMPLETE_MANUAL。
• Brake(pedal) -- 设置制动踏板指令值（0 ~ 99.99），写入 brake_command_111_。
• Throttle(pedal) -- 设置油门踏板指令值（0 ~ 99.99），写入 throttle_command_110_。
• Steer(angle) -- 将百分比角度换算为实际角度（基于 max_steer_angle），写入 steer_command_112_。
• Steer(angle, angle_spd) -- 带角速度的转向重载。
• Gear(state) -- 映射 GEAR_NEUTRAL/REVERSE/DRIVE/PARK 到 CAN 档位枚举，写入 gear_command_114_。
• SetBeam() -- 控制近光灯开关。
• SetTurningSignal() -- 控制转向灯（左转、右转、双闪）。

底盘状态采集

• chassis() -- 核心状态聚合函数。从接收报文中提取速度（ecu_status_1_515）、油门踏板（throttle_status__510）、制动踏板（brake_status__511）、档位（gear_status_514）、转向角（steer_status__512）、电池 SOC（ecu_status_2_516）、VIN（vin_resp1/2/3）、前后保险杠事件、EPS/VCU/ESP 在线状态，组装为 Chassis protobuf 消息返回。当电池 SOC 低于 15% 或存在底盘错误时，设置 DISALLOW_ENGAGE 建议。

安全监控

• SecurityDogThreadFunc() -- 50ms 周期运行的安全线程。分别检查转向（EPS）和速度（VCU+ESP）的响应状态，连续 10 次失败则切入 EMERGENCY_MODE 并重置发送报文。同时检查底盘硬件故障（转向电机、驱动电机、制动系统）。
• CheckResponse(flags, need_wait) -- 通过 chassis_.check_response() 字段判断 EPS/VCU/ESP 是否在线。need_wait=true 时最多重试 20 次，每次间隔 20ms。
• CheckChassisError() -- 检查转向电机故障（steer_err）、驱动电机故障（drive_motor_err）、制动系统故障（brake_err）。

工厂方法

• ChVehicleFactory::Init() -- 按顺序创建 CanClient、MessageManager、CanReceiver、CanSender、VehicleController，并创建 CyberRT 节点发布 chassis_detail 和 chassis_detail_sender 话题。
• ChVehicleFactory::Start() -- 按顺序启动 CanClient -> CanReceiver -> CanSender -> VehicleController。
• ChVehicleFactory::UpdateCommand() -- 将 ControlCommand 或 ChassisCommand 传递给控制器并刷新发送缓冲区。

配置

CH 模块本身无独立配置文件，配置来源于上层 CanbusConf protobuf：

• can_card_parameter -- CAN 硬件卡参数，用于创建 CanClient
• vehicle_parameter -- 车辆参数（含 driving_mode、max_steer_angle 等），传递给控制器初始化
• enable_receiver_log / enable_sender_log -- CAN 收发日志开关

CAN 报文 ID 映射遵循 CH 平台协议规范：

方向	报文 ID	报文名称	说明
发送	0x110	Throttlecommand	油门踏板命令
发送	0x111	Brakecommand	制动踏板命令
发送	0x112	Steercommand	转向角度命令
发送	0x113	Turnsignalcommand	转向灯/灯光命令
发送	0x114	Gearcommand	档位命令
发送	0x116	Vehiclemodecommand	车辆模式/VIN 请求命令
接收	0x510	Throttlestatus	油门踏板状态
接收	0x511	Brakestatus	制动踏板状态
接收	0x512	Steerstatus	转向角度状态
接收	0x513	Turnsignalstatus	转向灯状态
接收	0x514	Gearstatus	档位状态
接收	0x515~0x518	Ecustatus1~4	ECU 综合状态
接收	0x51B~0x51D	Vinresp1~3	VIN 码响应
接收	0x51E	Wheelspeedreport	轮速报告

调用关系

CanbusComponent
  |
  +-- ChVehicleFactory::Init()
  |     +-- CanClientFactory::CreateCANClient()
  |     +-- ChMessageManager()              // 注册 6 发送 + 13 接收报文
  |     +-- CanReceiver::Init()
  |     +-- CanSender::Init()
  |     +-- ChController::Init()
  |           +-- 获取 6 个发送报文指针
  |           +-- CanSender::AddMessage() x6
  |
  +-- ChVehicleFactory::Start()
  |     +-- CanClient::Start()
  |     +-- CanReceiver::Start()
  |     +-- CanSender::Start()
  |     +-- ChController::Start()
  |           +-- SecurityDogThreadFunc()   // 50ms 安全监控线程
  |
  +-- UpdateCommand(ControlCommand)
  |     +-- ChController::Update()
  |           +-- Brake() / Throttle() / Steer() / Gear()
  |     +-- CanSender::Update()
  |
  +-- publish_chassis()
        +-- ChController::chassis()         // 聚合所有接收报文为 Chassis

贡献者

Steven Moder

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