# 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

| 功能 | STM32H7 串口 | 方向 | 协议/内容 | 频率 |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| 传感器仿真输入 | UART2 (RX) | Python → STM32 | `$GPFMI`, `$GPIMU` | 10 Hz / 100 Hz |
| 控制输出回传 | UART2 (TX) | STM32 → Python | `PythonLink` 控制帧（前进/转向） | ≈ 控制频率 |
| 调试日志 | UART5 (TX) | STM32 → Python | 纯文本或协议日志 | 实时，921600 bps |

## 数据流流程图

```mermaid
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。