硬件在环 (HITL) 仿真概述

为了在 STM32H7 上验证运动控制算法，同时避免真实割草环境带来的风险，python/hitl 子目录负责实现电脑仿真 ↔ STM32H7 的闭环调试工具。核心目标：

• 传感器仿真：Python 端以 GPS 模块真实协议输出 $GPFMI（10 Hz）和 $GPIMU（100 Hz）数据，通过串口 2 输入到 STM32H7。
• 控制闭环：STM32H7 在接收到仿真传感器数据后执行原有控制算法，并依照 PythonLink 协议（前进、转向两个量）通过串口 2 回传给 Python，驱动仿真器更新车辆状态。
• 日志采集：STM32H7 通过串口 5（921600 bps）输出调试日志，Python 端实时解析与保存，为实车调试提供参考。

串口与协议映射

数据流流程图

flowchart LR
    subgraph PC仿真端
        Sim[仿真器\n状态积分]
        GPFMI[GPFMI帧生成\n10 Hz]
        GPIMU[GPIMU帧生成\n100 Hz]
        CtrlRx[PythonLink控制帧接收]
        LogSink[串口5日志解析/保存]
    end
    subgraph STM32H7
        UART2["UART2\n(GPS/IMU输入 & 控制输出)"]
        CtrlAlgo[运动控制算法\n(PID + 纯跟踪)]
        UART5["UART5\n(921600) 日志输出"]
    end

    Sim --> GPFMI --> |UART2 TX| UART2
    Sim --> GPIMU --> |UART2 TX| UART2
    UART2 --> CtrlAlgo
    CtrlAlgo --> |前进/转向控制帧| UART2 --> CtrlRx --> Sim
    CtrlAlgo --> |运行日志| UART5 --> |串口5 RX| LogSink

后续实现要点

1. 协议复用：严格复用现有 GPS $GPFMI/$GPIMU 输出格式与 PythonLink 控制帧，保证实车与仿真间可无缝切换。
2. 时间同步：仿真器内部需维护 UTC 时间戳（Week/ToW 与 hhmmss.ss），让 STM32H7 逻辑保持一致。
3. 高频任务划分：建议使用独立线程/异步任务分别发送 10 Hz 与 100 Hz 数据帧，并对控制回传、日志接收进行非阻塞处理。
4. 仿真模型：后续可扩展为读取规划路径，利用 ENU 坐标系进行运动学积分，并把结果映射回经纬度/惯导量。
5. 数据持久化：日志与仿真配置（路径、初始原点、串口号）应保存以便复现测试场景。

该 README 将作为 HITL 子系统的设计索引，具体实现位于同目录下的 Python 模块中。