Monitor — 嵌入式姿态可视化平台

开源的实时姿态显示系统，支持任何实现了 Monitor 协议 的嵌入式设备接入。

上位机通过 USB 虚拟串口接收设备数据，3D 实时渲染姿态，显示欧拉角、四元数、角速度、波形图和运动轨迹。

效果

┌─────────────────────┐    USB CDC     ┌────────────────────────────────────┐
│  嵌入式设备           │ ────────────→ │  Monitor 桌面端                     │
│                     │   200Hz 帧     │                                    │
│  IMU → 姿态解算      │               │  3D 模型实时旋转 │ 欧拉角/四元数     │
│      → 协议打包      │               │  波形图          │ 角速度/轨迹       │
│      → USB CDC 发送  │               │  多设备管理      │ 中英文切换        │
└─────────────────────┘               └────────────────────────────────────┘

功能

桌面端

• 3D 姿态实时渲染（React Three Fiber，四元数驱动，slerp 平滑）
• 欧拉角 / 四元数 / 角速度数据面板
• 欧拉角实时波形图（Recharts）
• 运动轨迹 3D 估算（加速度二次积分）
• 自定义 3D 模型上传（GLB/GLTF）
• 串口自动扫描，过滤虚拟端口，只显示真实 USB 设备
• VS Code 风格可拖拽面板布局（flexlayout-react）
• 中英文一键切换，鸿蒙 HarmonyOS Sans 字体
• 界面缩放（75%~200%）
• 侧边栏宽度可拖拽
• 重置布局按钮

固件端（参考实现：DM_MC02 H7）

• Zephyr RTOS 板级支持（STM32H723VGT6, 550MHz）
• BMI088 六轴 IMU SPI 驱动
• Mahony AHRS 姿态解算（200Hz）
• 上电陀螺仪零偏标定（1000 次采样）
• Monitor 协议 v1.0 帧打包 + USB CDC 发送
• 同时发送姿态帧（0x01）和原始 IMU 帧（0x02）

技术栈

层级	技术	说明
桌面框架	Tauri 2.x	Rust 后端 + WebView，轻量跨平台
前端	React 18 + TypeScript	UI 框架
3D 渲染	React Three Fiber + Drei	声明式 Three.js
图表	Recharts	实时波形
布局	flexlayout-react	可拖拽面板
串口	tauri-plugin-serialplugin	Tauri 串口插件
样式	Tailwind CSS 4	Precision Gallery 设计系统
字体	HarmonyOS Sans SC	鸿蒙中文字体
固件 RTOS	Zephyr 4.4	实时操作系统
姿态解算	Mahony Filter	互补滤波
通讯协议	Monitor Protocol v1.0	CRC16 校验二进制帧

目录结构

monitor/
├── desktop/                  # 桌面应用 (Tauri + React)
│   ├── src/
│   │   ├── components/
│   │   │   ├── Attitude3D.tsx      # 3D 姿态渲染
│   │   │   ├── Trajectory3D.tsx    # 3D 轨迹渲染
│   │   │   ├── DataPanel.tsx       # 数据面板
│   │   │   ├── WaveChart.tsx       # 波形图
│   │   │   └── SerialPort.tsx      # 串口管理
│   │   ├── hooks/useSerial.ts      # 串口通信 hook
│   │   ├── protocol.ts            # 协议帧解析
│   │   ├── trajectory.ts          # 轨迹估算器
│   │   ├── i18n.ts                # 国际化
│   │   ├── layout.ts              # 面板布局定义
│   │   ├── App.tsx / App.css       # 主界面
│   │   └── assets/fonts/           # 鸿蒙字体
│   ├── src-tauri/                  # Rust 后端
│   ├── package.json
│   └── tauri.conf.json
│
└── docs/
    ├── protocol.md             # 通讯协议文档 v1.1
    └── devlog.md               # 开发踩坑记录

快速开始

环境要求

• Node.js 18+, pnpm
• Rust 1.70+
• Linux: libwebkit2gtk-4.1-dev libgtk-3-dev

启动桌面端

cd desktop
pnpm install
pnpm tauri dev

打包桌面端

pnpm tauri build

生成 deb / rpm / AppImage（Linux）或 dmg / msi（macOS / Windows）。

固件编译烧录（Zephyr，需要 Zephyr SDK）

cd ~/zephyrproject
west build -b ctrboard_h7 <固件工程路径> -- -DBOARD_ROOT=<固件工程路径>
west flash

接入自己的设备

任何设备只要实现 Monitor 协议，就能接入本上位机：

1. 实现 CRC16 和帧打包函数（协议文档里有 C 参考代码）
2. 上电发送一帧设备信息帧（0x10）
3. 周期性发送姿态帧（0x01），推荐 100~500Hz
4. （可选）同时发送原始 IMU 帧（0x02），用于轨迹估算
5. USB CDC 或 UART 连接电脑

支持的设备类型见 protocol.md。

License

MIT