STM32H7 机器人 TOF 激光测距传感器高频驱动框架

本项目包含专为 STM32H7 系列高性能微控制器（Cortex-M7 内核）打造的 TOF (Time-of-Flight) 激光测距传感器底层驱动。针对对机器人底盘姿态估计、云台测距跟随等对数据刷新率与实时性有极高要求的系统，本驱动采用 USART 空闲中断 + DMA 双缓冲乒乓机制，并彻底解决了 H7 架构下 DMA 与 CPU 之间的 D-Cache 一致性问题，确保 921600 bps 高波特率下数据帧的零丢失与极低延迟。

⚙️ 硬件接口与通信配置

本驱动基于 NLink_Frame0 协议（完全兼容 Nooploop TOFSense 等主流高频单点测距雷达）。

外设/引脚	详细分配	物理层配置参数
USART2_TX	PD5 (复用 AF7)	波特率: 921600 bps 数据位: 8位 停止位: 1位 校验位: 无
USART2_RX	PD6 (复用 AF7)
DMA_RX	DMA1_Stream0	开启双缓冲模式 (DBM)，方向：外设到内存 (Byte对齐)
DMA_TX	DMA1_Stream1	方向：内存到外设 (备用或用于传感器参数配置)

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✨ 核心技术特性 (H7 架构专属优化)

1. 硬件级双重缓冲 (Ping-Pong Buffer) 通过直接操作 DMA 控制寄存器（DMA_SxCR_DBM / DMA_SxCR_CT），构建了包含两个 32 字节容量的 tof_rx_buf[2][32] 接收矩阵。在中断回调 USER_USART2_RxHandler 中，程序会根据当前 DMA 指针自动读取空闲区数据，实现“外设持续写入”与“CPU 同步解析”的完全异步化。

2. Cortex-M7 D-Cache 一致性安全保障 H7 芯片开启 Cache 后，DMA 搬运到 SRAM 的数据可能不会立即被 CPU 核心感知。本驱动做了两层硬核防护：

   • 内存对齐：使用 ALIGN_32BYTES 宏强制接收数组以 32 字节边界对齐（匹配一条 Cache Line 大小），防止相邻变量被误刷新。
   • 高速缓存失效：在数据解析函数 tof_to_data() 的最前置节点，严格调用 SCB_InvalidateDCache_by_Addr()，强制 CPU 丢弃内部陈旧缓存，直接从 RAM 读取最新雷达数据。

3. 系统存储保护 (MPU) 预留 main.c 中已集成完整的 MPU_Config() 框架，为后续更复杂的非 Cache 区域划分或外设共享内存配置提供了安全底层。

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📁 核心代码模块解析

├── main.c             # 系统入口：包含 MPU 初始化、HSE/PLL 极速时钟树配置 (1VCOWIDE) 及外设拉起
├── bsp_tof.c / .h     # 核心驱动：DMA 多缓冲手动配置、NLink_Frame0 校验和解析及全局缓存解算
├── usart.c / .h       # 串口底层：USART2 波特率、AF 映射及 RX/TX 的 DMA 流通道绑定配置
├── dma.c / .h         # DMA 时钟使能与总全局中断优先级抢占配置
└── stm32h7xx_it.c     # 中断路由：精简的中断服务函数，USART2 发生空闲中断时触发帧级调度分发