补充接口调用履历文档

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zhangshun
2026-06-01 18:25:11 +08:00
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# 接口调用履历
本文档用于快速梳理当前项目里“前端请求 -> WASM 导出函数 -> C++ 分发层 -> 业务实现文件”的执行链路,便于对照源码阅读。
## 1. 建议先看的总入口
建议按下面顺序看文件:
1. `src/main.cpp`
说明这个工程最终是一个 WASM 可执行模块,`main` 主要用于本地构建提示。
2. `src/smart_json_wrapper.cpp`
这里是所有 WASM 导出函数的真正入口。
3. `include/KinematicsWebAPI.h`
业务接口类声明,能看见分发结构。
4. `src/api/KinematicsWebAPI.Core.cpp`
业务 JSON 请求的总分发入口。
5. `src/api/KinematicsWebAPI.*Commands.cpp`
按功能拆开的命令处理层。
6. 对应底层业务文件
机器人看 `src/Robot.cpp``src/RobotManager.cpp`
SPC 看 `src/spc_core.cpp`
四连杆看 `src/FourBarMechanism/`
四足看 `src/QuadrupedRobotSimulation/`
## 2. 顶层 WASM 导出接口
### 2.1 业务接口导出
前端主调的是这两个导出函数:
- `init_func`
- `func`
调用链如下:
```text
JS/HTML
-> public/wasm/smart_api_wrapper.js
-> WASM 导出函数 init_func / func
-> src/smart_json_wrapper.cpp
-> KinematicsWebAPI
-> src/api/KinematicsWebAPI.Core.cpp
-> 各功能 Commands 文件
-> 底层业务实现
```
### 2.2 智能数学/测试接口导出
这一套和业务接口是并行的另一条线:
- `smart_process_json`
- `smart_get_function_list`
- `smart_get_function_info`
- `smart_test_match`
- `smart_get_version`
调用链如下:
```text
JS/HTML
-> public/wasm/smart_api_wrapper.js
-> smart_* 导出函数
-> src/smart_json_wrapper.cpp
-> SmartJsonProcessor / FunctionRegistry
-> math_utils / 注册的测试函数
```
这一套主要是“数学函数演示 + 智能参数匹配”,不走 `KinematicsWebAPI`
## 3. 业务总分发链路
### 3.1 初始化
`src/smart_json_wrapper.cpp` 中:
- `init_func()`
- 首次调用时创建全局单例 `global_server = new KinematicsWebAPI()`
- `KinematicsWebAPI` 构造函数里会继续调用 `KinematicsWebAPI::init_func()`
`src/api/KinematicsWebAPI.Core.cpp` 中:
- `KinematicsWebAPI::init_func()`
-`include/URDFStrings.h` 读取默认 URDF
- 调用 `RobotManager::initRobot(...)`
- 默认会初始化两个机器人实例
### 3.2 请求处理
`src/smart_json_wrapper.cpp`
- `func(const char* json_request)`
- 把前端 JSON 字符串转成 `std::string`
-`global_server->func(request_str)`
`src/api/KinematicsWebAPI.Core.cpp`
- `KinematicsWebAPI::func(std::string sanitized_body)`
- 解析 JSON
- 取出 `msg / req_code / req_from / req_cmd / req_param`
-`dispatchCommand(req_cmd, req_param)`
- 最后统一封装为 `utils::create_api_response(...)`
- `KinematicsWebAPI::dispatchCommand(...)`
- 机器人类命令 -> `handleRobotCommand(...)`
- SPC -> `handleSpcCommand(...)`
- 四连杆 -> `handleFourBarCommand(...)`
- 四足 -> `handleQuadrupedCommand(...)`
## 4. 机器人相关接口履历
机器人相关命令都在:
- `src/api/KinematicsWebAPI.RobotCommands.cpp`
底层核心文件:
- `src/RobotManager.cpp`
- `src/Robot.cpp`
### 4.1 `Cmd_InitRobot`
调用履历:
```text
func
-> KinematicsWebAPI::dispatchCommand
-> KinematicsWebAPI::handleRobotCommand
-> Cmd_InitRobot 分支
-> utils::base64_to_urdf
-> utils::validate_urdf_base64
-> RobotManager::initRobot
-> Robot::initRobot
```
底层细节:
- `RobotManager::initRobot`
- 创建 `std::shared_ptr<Robot>`
-`robot->initRobot(urdf_robot)`
- 生成或使用 `robot_uuid`
- 计算 URDF 哈希
-`_validateKinematics(robot)` 做基本正解验证
- 存入 `_kinematics_table`
- `Robot::initRobot`
- `kdl_parser::treeFromString(...)`
- `tree.getChain("base", "tool0", kinematicChain)`
- `parseJointChildLinkUuidsFromUrdf(...)`
- 初始化 FK / IK 求解器
### 4.2 `Cmd_GetRobot`
调用履历:
```text
func
-> dispatchCommand
-> handleRobotCommand
-> Cmd_GetRobot
-> RobotManager::getRobot
-> Robot::isInitialized / Robot::getNumberOfJoints
```
### 4.3 `Cmd_RemoveRobot`
调用履历:
```text
func
-> dispatchCommand
-> handleRobotCommand
-> Cmd_RemoveRobot
-> RobotManager::removeRobot
```
### 4.4 `Cmd_ListRobots`
调用履历:
```text
func
-> dispatchCommand
-> handleRobotCommand
-> Cmd_ListRobots
-> RobotManager::listRobots
-> detail=true 时内部还会调 RobotManager::_validateKinematics
-> Robot::calculateFK_TCP
```
### 4.5 `Cmd_Kinematics_forward_pose_str`
用途:
- 输入一组 6 轴关节角
- 输出 TCP 位姿
调用履历:
```text
func
-> dispatchCommand
-> handleRobotCommand
-> Cmd_Kinematics_forward_pose_str
-> RobotManager::getRobot
-> Robot::parseJointString
-> Robot::calculateFK_TCP
```
`Robot::calculateFK_TCP` 内部主要做:
- 关节数组转 `KDL::JntArray`
- `fkSolver->JntToCart(...)`
- 取出位置和四元数
### 4.6 `Cmd_Kinematics_forward_all_joints`
用途:
- 输入一帧或多帧关节角列表
- 输出每个关节节点的位姿,组织成前端使用的 `OPERATION.frames[].objStates`
调用履历:
```text
func
-> dispatchCommand
-> handleRobotCommand
-> Cmd_Kinematics_forward_all_joints
-> RobotManager::getRobot
-> Robot::handleKinematicsForwardAllJoints
-> Robot::parseJointListString
-> Robot::kinematicsForwardAllJointsList
-> Robot::forwardKinematics
-> Robot::getJointUuidByIndex
```
补充说明:
- `Robot::handleKinematicsForwardAllJoints(...)`
- 遍历每一帧关节角
- 每帧都调一次 `kinematicsForwardAllJointsList(...)`
- `Robot::kinematicsForwardAllJointsList(...)`
-`forwardKinematics(...)`
- 把 6 个关节的位姿打包成 `objStates`
### 4.7 `Cmd_Kinematics_inverse_pose_str_NoDifference`
用途:
- 输入一个或多个姿态点
- 不做插补,直接逐点逆解
调用履历:
```text
func
-> dispatchCommand
-> handleRobotCommand
-> Cmd_Kinematics_inverse_pose_str_NoDifference
-> RobotManager::getRobot
-> Robot::inversePoseStrNoDifference
-> Robot::parsePoseString
-> Robot::parseJointString
-> Robot::inverse(vector)
-> Robot::calculateIK_LMA
```
### 4.8 `Cmd_Kinematics_inverse_pose_str`
用途:
- 输入多个姿态点
- 相邻姿态间先自动插补轨迹,再逐点逆解
调用履历:
```text
func
-> dispatchCommand
-> handleRobotCommand
-> Cmd_Kinematics_inverse_pose_str
-> RobotManager::getRobot
-> Robot::inversePoseStr
-> Robot::parsePoseString
-> Robot::parseJointString
-> Robot::calculateAutoSteps
-> Robot::trajectoryPlanning
-> Robot::inverse(vector)
-> Robot::calculateIK_LMA
```
关键点:
- `calculateAutoSteps(...)` 根据位置差和姿态差自动算插补点数
- `trajectoryPlanning(...)` 调 KDL 轨迹插补
- 每个插补点再进入 `inverse(...)`
### 4.9 `Cmd_Kinematics_inverse_pose_str_2PSteps`
用途:
- 只取两个姿态点
- 按指定 `steps` 做轨迹插补
调用履历:
```text
func
-> dispatchCommand
-> handleRobotCommand
-> Cmd_Kinematics_inverse_pose_str_2PSteps
-> RobotManager::getRobot
-> Robot::inversePoseStr2PSteps
-> Robot::parsePoseString
-> Robot::parseJointString
-> Robot::trajectoryPlanning(..., steps)
-> Robot::inverse(vector)
-> Robot::calculateIK_LMA
```
### 4.10 `Cmd_SelectCraftTree` / `Cmd_AddOperationTree`
这两个目前是轻量占位接口。
调用履历:
```text
func
-> dispatchCommand
-> handleRobotCommand
-> 直接在 KinematicsWebAPI.RobotCommands.cpp 内拼装返回 JSON
```
当前没有继续下钻到独立业务类。
## 5. SPC 接口履历
命令文件:
- `src/api/KinematicsWebAPI.SpcCommands.cpp`
底层文件:
- `include/spc_core.h`
- `src/spc_core.cpp`
### 5.1 `Cmd_Spc`
调用履历:
```text
func
-> dispatchCommand
-> handleSpcCommand
-> SpcCalculator::Spc
-> SpcTestData::FromJson
-> SpcCalculator::CalculateXR
-> SpcCalculator::CalculateXS
-> SpcCalculator::CalculateCpk
-> SpcCalculator::RoundSpcData
-> SpcResultJson::ToJson
```
底层职责分布:
- `SpcTestData::FromJson`
- 从请求中读取 `n / k / usl / lsl / x`
- `CalculateXR`
- 算 X-R 控制图
- `CalculateXS`
- 算 X-S 控制图
- `CalculateCpk`
- 算过程能力指数和直方图数据
- `RoundSpcData`
- 做统一小数位保留
## 6. 四连杆接口履历
命令文件:
- `src/api/KinematicsWebAPI.FourBarCommands.cpp`
底层文件:
- `include/FourBarMechanism/CrankSliderMechanism.h`
- `src/FourBarMechanism/CrankSliderMechanism.cpp`
### 6.1 `Cmd_FourBar_CrankSlider`
调用履历:
```text
func
-> dispatchCommand
-> handleFourBarCommand
-> createCrankSliderMechanism
-> CrankSliderMechanism::setL_AB / setL_BS / setS_OFS
-> CrankSliderMechanism::validateParameters
-> CrankSliderMechanism::calculate
-> CrankSliderMechanism::getTrajectoryPoints
-> CrankSliderMechanism::getSliderTrajectory
```
说明:
- 命令层负责把参数取出来、调机制对象、再把结果组装成 JSON
- 真正的机构计算在 `src/FourBarMechanism/CrankSliderMechanism.cpp`
## 7. 四足机器人接口履历
命令文件:
- `src/api/KinematicsWebAPI.QuadrupedCommands.cpp`
中间帮助层:
- `include/QuadrupedRobotSimulation/KinematicsHelper.h`
- `src/QuadrupedRobotSimulation/KinematicsHelper.cpp`
底层实现文件:
- `src/QuadrupedRobotSimulation/KinematicsSimulation.cpp`
- `src/QuadrupedRobotSimulation/KinematicsReverse.cpp`
- `src/QuadrupedRobotSimulation/CompleteJsonExporter.cpp`
- `src/QuadrupedRobotSimulation/RobotConfig.cpp`
- `src/QuadrupedRobotSimulation/SharedGeometry.cpp`
### 7.1 `Cmd_QuadrupedRobot_CalculateAllPointsFromMotorAngles`
用途:
- 输入电机角
- 反推出各关键点坐标
调用履历:
```text
func
-> dispatchCommand
-> handleQuadrupedCommand
-> KinematicsHelper::QuadrupedRobot_CalculateAllPointsFromMotorAngles
-> KinematicsHelper::RobotGaitDataManagerFromJson
-> ReverseKinematicsCalculator
-> ReverseKinematicsCalculator::CalculateAllPointsFromMotorAnglesJsonStr
-> json::parse
```
说明:
- 数据管理入口在 `RobotGaitDataManagerFromJson(...)`
- 反解主逻辑在 `src/QuadrupedRobotSimulation/KinematicsReverse.cpp`
### 7.2 `Cmd_QuadrupedRobot_PerformForwardKinematics`
用途:
- 输入步态/系统参数
- 正向生成四足机器人整段步态轨迹
调用履历:
```text
func
-> dispatchCommand
-> handleQuadrupedCommand
-> KinematicsHelper::QuadrupedRobot_PerformForwardKinematics
-> KinematicsHelper::RobotGaitDataManagerFromJson
-> QuadrupedRobotConfiguration
-> QuadrupedRobotSimulation
-> QuadrupedRobotSimulation::CalculateAllTrajectoriesJsonString
-> CompleteJsonExporter::ExportCompleteDataJsonString
-> json::parse
```
说明:
- 配置拼装在 `RobotConfig.cpp`
- 轨迹生成主体在 `KinematicsSimulation.cpp`
- 最终 JSON 打包在 `CompleteJsonExporter.cpp`
## 8. 智能数学接口履历
这部分不是机器人业务,但也常会看到。
核心文件:
- `src/smart_json_wrapper.cpp`
- `include/smart_json_wrapper.h`
- `src/math_utils.cpp`
### 8.1 `smart_process_json`
调用履历:
```text
smart_process_json
-> SmartJsonProcessor::processRequest
-> 解析 req_cmd
-> FunctionRegistry::getFunction
-> SmartJsonProcessor::parseJsonParams
-> FunctionRegistry::smartMatchParams
-> FunctionInfo::validateParams
-> function handler lambda
-> math_utils 中的 add/subtract/multiply/divide/fibonacci 等
```
### 8.2 `smart_get_function_list`
调用履历:
```text
smart_get_function_list
-> SmartJsonProcessor::getAvailableFunctions
-> FunctionRegistry::getAllFunctions
```
### 8.3 `smart_get_function_info`
调用履历:
```text
smart_get_function_info
-> SmartJsonProcessor::getFunctionInfo
-> FunctionRegistry::getFunction
```
### 8.4 `smart_test_match`
调用履历:
```text
smart_test_match
-> 解析 req_cmd
-> FunctionRegistry::getFunction
-> SmartJsonProcessor::parseJsonParams
-> FunctionRegistry::smartMatchParams
-> 返回匹配结果,不真正执行业务函数
```
## 9. 文件职责一览
### 9.1 入口层
- `src/main.cpp`
- 构建入口,基本不承接业务
- `src/smart_json_wrapper.cpp`
- 所有 WASM 导出函数
- 业务接口入口和智能数学接口入口都在这里
### 9.2 业务分发层
- `src/api/KinematicsWebAPI.Core.cpp`
- 总分发
- `src/api/KinematicsWebAPI.RobotCommands.cpp`
- 机器人接口分支
- `src/api/KinematicsWebAPI.SpcCommands.cpp`
- SPC 接口分支
- `src/api/KinematicsWebAPI.FourBarCommands.cpp`
- 四连杆接口分支
- `src/api/KinematicsWebAPI.QuadrupedCommands.cpp`
- 四足接口分支
### 9.3 业务实现层
- `src/RobotManager.cpp`
- 机器人实例生命周期管理
- `src/Robot.cpp`
- 机器人 KDL 正解、逆解、轨迹插补、前端返回格式组装
- `src/spc_core.cpp`
- SPC 计算主体
- `src/FourBarMechanism/*.cpp`
- 连杆/曲柄滑块算法
- `src/QuadrupedRobotSimulation/*.cpp`
- 四足机器人轨迹与反解
## 10. 如果你要继续顺着看,推荐顺序
如果你想先搞清“机器人接口”:
1. `src/smart_json_wrapper.cpp` 里的 `func`
2. `src/api/KinematicsWebAPI.Core.cpp`
3. `src/api/KinematicsWebAPI.RobotCommands.cpp`
4. `src/RobotManager.cpp`
5. `src/Robot.cpp`
如果你想先搞清“四足机器人接口”:
1. `src/api/KinematicsWebAPI.QuadrupedCommands.cpp`
2. `src/QuadrupedRobotSimulation/KinematicsHelper.cpp`
3. `src/QuadrupedRobotSimulation/KinematicsSimulation.cpp`
4. `src/QuadrupedRobotSimulation/KinematicsReverse.cpp`
5. `src/QuadrupedRobotSimulation/CompleteJsonExporter.cpp`
如果你想先搞清“SPC 接口”:
1. `src/api/KinematicsWebAPI.SpcCommands.cpp`
2. `src/spc_core.cpp`
3. `include/spc_core.h`