GEM 车辆适配模块

源码路径：modules/canbus_vehicle/gem/

概述

GEM 模块是 Polaris GEM 社区电动车的 CAN 总线适配实现，基于 PACMod（Pacifica Modular）自动驾驶接口协议。该模块继承 AbstractVehicleFactory 和 VehicleController<Gem> 接口，通过 PACMod 全局使能命令切换自动/手动驾驶模式，并将上层控制指令（制动、油门、转向、档位、转向灯）转换为 GEM 特有的 CAN 协议报文。

核心依赖 PACMod 系统的 global_cmd_69 进行自动驾驶使能与超控清除，通过 global_rpt_6a 反馈 PACMod 状态来判断当前驾驶模式。

核心类

GemController

GEM 车辆控制器，实现所有车辆控制接口，管理 6 条 CAN 控制报文的发送。

cpp

class GemController final : public VehicleController<::apollo::canbus::Gem> {
 public:
  ErrorCode Init(const VehicleParameter& params,
                 CanSender<Gem>* can_sender,
                 MessageManager<Gem>* message_manager) override;
  bool Start() override;
  void Stop() override;
  Chassis chassis() override;

 private:
  void Emergency() override;
  ErrorCode EnableAutoMode() override;
  ErrorCode DisableAutoMode() override;
  ErrorCode EnableSteeringOnlyMode() override;  // 未实现
  ErrorCode EnableSpeedOnlyMode() override;      // 未实现

  void Gear(Chassis::GearPosition state) override;
  void Brake(double acceleration) override;      // 0.00~99.99 %
  void Throttle(double throttle) override;        // 0.00~99.99 %
  void Acceleration(double acc) override;         // -7.0~5.0 m/s²
  void Steer(double angle) override;              // -99.99~99.99 %
  void Steer(double angle, double angle_spd) override;
  void SetEpbBreak(const ControlCommand& command) override;
  void SetBeam(const VehicleSignal& signal) override;
  void SetHorn(const VehicleSignal& signal) override;
  void SetTurningSignal(const VehicleSignal& signal) override;
  bool VerifyID() override;

  // CAN 控制协议指针
  Accelcmd67* accel_cmd_67_;      // 0x67 油门
  Brakecmd6b* brake_cmd_6b_;      // 0x6B 制动
  Shiftcmd65* shift_cmd_65_;      // 0x65 档位
  Steeringcmd6d* steering_cmd_6d_; // 0x6D 转向
  Turncmd63* turn_cmd_63_;        // 0x63 转向灯
  Globalcmd69* global_cmd_69_;    // 0x69 PACMod 全局控制

  void SecurityDogThreadFunc();   // 安全监控线程（50ms 周期）
};

源码：modules/canbus_vehicle/gem/gem_controller.h、gem_controller.cc

GemVehicleFactory

GEM 车辆工厂，负责创建 CAN 客户端、收发器、消息管理器和车辆控制器，并管理整个生命周期。

cpp

class GemVehicleFactory : public AbstractVehicleFactory {
 public:
  bool Init(const CanbusConf* canbus_conf) override;
  bool Start() override;
  void Stop() override;
  void UpdateCommand(const ControlCommand* control_command) override;
  void UpdateCommand(const ChassisCommand* chassis_command) override;
  Chassis publish_chassis() override;
  void PublishChassisDetail() override;

 private:
  std::unique_ptr<VehicleController<Gem>> CreateVehicleController();
  std::unique_ptr<MessageManager<Gem>> CreateMessageManager();
};

CYBER_REGISTER_VEHICLEFACTORY(GemVehicleFactory)

源码：modules/canbus_vehicle/gem/gem_vehicle_factory.h、gem_vehicle_factory.cc

GemMessageManager

GEM CAN 报文管理器，在构造函数中注册所有发送（9 条）和接收（21 条）协议数据。

源码：modules/canbus_vehicle/gem/gem_message_manager.h、gem_message_manager.cc

核心函数

EnableAutoMode

通过 PACMod 全局命令启用自动驾驶。设置 pacmod_enable = CONTROL_ENABLED 并清除超控，发送后等待转向和速度单元响应，失败则进入紧急模式。

SecurityDogThreadFunc

安全监控线程，以 50ms 周期运行。分别检查横向控制（转向）和纵向控制（速度）的 CAN 响应，连续失败达到 kMaxFailAttempt（10 次）时触发紧急停车，将驾驶模式切换为 EMERGENCY_MODE 并重置所有发送报文。

chassis

从 GemMessageManager 获取传感器数据，填充 Chassis protobuf。解析关键信号：

车速：vehicle_speed_rpt_6f
油门踏板：accel_rpt_68
制动踏板：brake_rpt_6c
档位：shift_rpt_66（NEUTRAL / REVERSE / FORWARD）
转向角：steering_rpt_1_6e（需除以 max_steer_angle 转为百分比）
PACMod 状态：global_rpt_6a（CONTROL_ENABLED 时设为 COMPLETE_AUTO_DRIVE）
转向灯：light 消息

根据底盘状态生成 engage_advice：无错误且制动踏板踩下时建议 READY_TO_ENGAGE，否则 DISALLOW_ENGAGE。

Init（GemController）

从 MessageManager 获取 6 条控制协议的可变指针，通过 CanSender::AddMessage 注册为周期发送消息。

Init（GemVehicleFactory）

初始化链路：CanClientFactory -> CanClient -> MessageManager -> CanReceiver -> CanSender -> VehicleController，并创建 Cyber 节点发布 chassis_detail 主题。

CAN 协议

控制报文（发送）

CAN ID	协议类	说明
0x63	Turncmd63	转向灯控制
0x65	Shiftcmd65	档位控制（NEUTRAL/REVERSE/FORWARD）
0x67	Accelcmd67	油门控制（0.0~1.0）
0x69	Globalcmd69	PACMod 全局控制（使能/超控清除）
0x6B	Brakecmd6b	制动控制（0.0~1.0）
0x6D	Steeringcmd6d	转向控制（位置+速度限制）
0x76	Headlightcmd76	大灯控制
0x78	Horncmd78	喇叭控制
0x90	Wipercmd90	雨刮控制

报告报文（接收）

CAN ID	协议类	说明
0x64	Turnrpt64	转向灯报告
0x66	Shiftrpt66	档位报告
0x68	Accelrpt68	油门报告
0x6A	Globalrpt6a	PACMod 全局状态报告
0x6C	Brakerpt6c	制动报告
0x6E	Steeringrpt16e	转向报告
0x6F	Vehiclespeedrpt6f	车速报告
0x70-0x72	Brakemotorrpt1-3	制动电机报告
0x73-0x75	Steeringmotorrpt1-3	转向电机报告
0x77	Headlightrpt77	大灯报告
0x79	Hornrpt79	喇叭报告
0x7A	Wheelspeedrpt7a	轮速报告
0x80	Parkingbrakestatusrpt80	驻车制动状态报告
0x81	Yawraterpt81	横摆角速度报告
0x82	Latlonheadingrpt82	经纬度航向报告
0x83	Datetimerpt83	日期时间报告
0x91	Wiperrpt91	雨刮报告

协议定义在 modules/canbus_vehicle/gem/protocol/ 目录。

配置

车辆参数：通过 VehicleParameter protobuf 配置，需设置 driving_mode、max_steer_angle、min/max_steer_angle_rate
CAN 总线配置：通过 CanbusConf protobuf 配置 CAN 卡参数、收发日志开关
ChassisDetail 主题：通过 FLAGS_chassis_detail_topic（adapters/adapter_gflags.h）配置发布主题名
PACMod 使能：global_cmd_69 的 pacmod_enable 和 clear_override 字段控制自动驾驶切换

调用关系

父类：AbstractVehicleFactory（GemVehicleFactory）、VehicleController<Gem>（GemController）
依赖：drivers/canbus（CanClient、CanSender、CanReceiver）、protocol/（CAN 协议解析）
被调用：CanbusComponent 通过 CYBER_REGISTER_VEHICLEFACTORY 宏注册的插件机制加载 GemVehicleFactory
调用流程：CanbusComponent -> GemVehicleFactory::Init/Start -> GemController::Init/Start -> SecurityDogThreadFunc（后台安全监控）

贡献者

Steven Moder

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GEM 车辆适配模块 ​

概述 ​

核心类 ​

GemController ​

GemVehicleFactory ​

GemMessageManager ​

核心函数 ​

EnableAutoMode ​

SecurityDogThreadFunc ​

chassis ​

Init（GemController） ​

Init（GemVehicleFactory） ​

CAN 协议 ​

控制报文（发送） ​

报告报文（接收） ​

配置 ​

调用关系 ​

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