Odrive0.5.1-FOC电机控制 axis.cpp代码实现（一）

01 axis.cpp 和 axis.hpp说明

在 ODrive 项目中，axis.cpp 和 axis.hpp 是 电机轴（Axis）控制的核心实现文件，负责单个电机轴的所有控制逻辑（如FOC算法、PID控制、状态机等）。以下是详细解析：

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1. 文件角色

文件	类型	功能描述
axis.hpp	头文件	声明 Axis 类的数据结构、公有接口和配置参数（供其他模块调用）。
axis.cpp	源文件	实现 Axis 类的具体功能（如实时控制循环、校准、错误处理等）。

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2. 核心功能概览

(1) axis.hpp 关键内容

cpp

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class Axis { public: // 1. 状态机 enum class AxisState { IDLE, CALIBRATION, CLOSED_LOOP_CONTROL, /*...*/ }; AxisState requested_state_; // 2. 电机与控制对象 Motor motor_; Controller controller_; Encoder encoder_; // 3. 配置参数 struct Config_t { float steps_per_mm; // 机械传动参数 float calibration_current; // 校准电流 // ...其他参数 } config_; // 4. 公有接口 bool run_control_loop(); // 主控制循环 bool start_calibration(); // 启动校准 bool set_velocity(float vel);// 设置目标速度 };

(2) axis.cpp 关键实现

cpp

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// 1. 主控制循环（实时中断调用） bool Axis::run_control_loop() { // FOC算法执行 motor_.update(current_meas_); controller_.update(); // 状态机处理 switch (requested_state_) { case AxisState::CLOSED_LOOP_CONTROL: // 闭环控制逻辑 break; case AxisState::CALIBRATION: // 校准流程 break; } } // 2. 校准例程 bool Axis::start_calibration() { // 检查电机是否就绪 // 执行编码器、电阻、电感校准 motor_.measure_phase_resistance(); encoder_.calibrate(); }

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3. 关键模块交互

mermaid

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graph TD A[axis.hpp] -->|声明| B[Axis类] B --> C[motor.hpp] B --> D[controller.hpp] B --> E[encoder.hpp] F[axis.cpp] -->|实现| B F --> G[FOC算法] F --> H[PID控制] F --> I[状态机]

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4. 典型工作流程

1. 初始化

 config_.steps_per_mm）

1. 控制循环

 run_control_loop()

1. 状态管理

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5. 代码示例解析

(1) 速度控制接口 (axis.cpp)

cpp

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bool Axis::set_velocity(float vel) { if (requested_state_ != AxisState::CLOSED_LOOP_CONTROL) return false; controller_.vel_setpoint_ = vel; // 设置目标速度 return true; }

(2) 错误处理 (axis.hpp)

cpp

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enum class Error_t { ERROR_NONE = 0, ERROR_MOTOR_FAILED = 0x01, ERROR_ENCODER_FAILED = 0x02, // ... }; uint32_t error_; // 错误标志位

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6. 实际应用场景

• 机器人关节控制

：

每个关节对应一个 Axis 实例，独立管理电机、编码器和控制逻辑。

• CNC机床

：

多轴联动时，通过 axis.cpp 中的接口同步各轴状态。

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总结

这两份代码是ODrive的核心控制枢纽：

• axis.hpp

：定义“轴”的蓝图（包含哪些部件、如何配置）。

• axis.cpp

：实现“轴”的行为（如何响应指令、处理实时控制）。

理解它们对定制电机控制器或调试ODrive至关重要！ 🚀