十六届全向组硬件开源

Posted 2021-09-12 六五绅士

十六届智能车全向组硬件开源

前言：算法开源已经开始

第一章信号的预处理
第二章边界的提取

写在前面：

我是一个做了三年智能车比赛的本科学生，也是挺菜鸡的一个。国奖也只有一个一等一个二等，和一个划水的三等。说来也挺可惜的，本来今年全向组也是可以拿国一的，结果赛前被前面的强校打击到了。只敢比赛前几分钟把速度降了下来，只希望完赛，给自己三年的做车生涯画一个不完整的句号吧。说实在的，今年的形式可惜的肯定不是我一个，但这或许就是智能车的魅力吧，不到比赛结束，一切都是未知，三年下来，在我这里智能车已经不分成败了，只求对得起自己一年一年的努力。

无奈的是智能车的付出很大概率会和结果不成正比，就拿我自己来说吧，前两年比赛也是一直认真调车，没有节假日的待在实验室。可是呢，第一年，华东赛决赛第二次发车，驱动板在最后5m处烧了，当时只以为是程序故障，结果最后一次发车时，车模直接不受控制，冲出赛道。在学姐去确认成绩的时候，在赛道旁的我整个人腿是软的，一瞬间，失去了精气神。看着之后没我们跑的好的队伍一组组完赛，心里很不是滋味，感慨万千，只是很不甘，很不甘自己一年的辛苦就在烧毁在了华东赛的赛场，没有一丝挽回的机会。第二年，十五届转战四轮，没有学长，实验室也没有摄像头的国赛传承。只能靠着自己的经验去摸索，拼命的调车也就把车速提到了2m5，是的，四轮跑这样真的很拉胯了。但这个速度十五届在华东赛进入决赛还是能够的。可惜啊，似乎我身上根本就没有运气一说，在南信的第一天比赛，他们场地的电磁信号和在实验室的时候完全不一样。所有参数全不行，场上的15分钟，冷汗一直不受控制得流着，直道下场时候问了裁判才知道，几乎所有组的队员都会换上自己的信号发生器。所以第二天，作为第一个上场的我们，换上了信号发生器，名次正好落在了决赛最后一名。很可惜哈，别人经过一晚上也不是白休息的，该加速的加速，该超过的超过。写到这里，属实是揭自己的伤疤了。

今年的十六届自己参加了全向和百度，先说结果吧，百度国一，全向国二。全向是完全自己一个人做的，所以开源起来也好开源，可以完整的把做车的经历复现出来。百度是做好了下位机主控和驱动之后，丢给了学弟。遇到问题了给他们解决解决，也挺好，两个组也都获得了不错的成绩，对得起自己一年的努力了。废话说的也挺多的了，也只是想告诉后来者，努力是有回报，但这份回报不仅仅是一个奖，还有你认识的那些朋友，学到的知识，做竞赛的责任，以及耐得住寂寞的韧性。

正文开始：

这次开源的是全向组，采用双核双摄方案。电路板有逐飞核心板，主控板，陀螺仪，按键板，驱动板，运放板，我也不是专业学电路的，设计板子全是靠自己的经验，以及数据手册，难免有些不合适的地方，并不是什么十分高深的技术，但至少对于做车入门使用我感觉还是够了。

先从主控开始。主控最主要的目的就是给车上的各个模块供电，因为我们比赛时只能采用一块电池作为总的供电电源，但我们车上使用的各种模块的需求供电电压是不一样，因此，我们需要通过电路来将一个电池电源，分成不同的供电端，以期给各个模块输入稳定的电压，保持正常工作。为了减轻车重，我用的是7.2v/2200mah的锂电池。容量也能支持麦轮完整的跑下全程，质量轻，体积也不大，直接放在主控板下方。这里我主要将电源分成单片机供电，5v模块，3v3以及总钻风3v3电源，每部分电源都给了一个LED灯作为通电参考。

首先是5V的单片机电源，我采用的TPS7350。也是比较常用的一款吧，大部分学校可能都用过。纹波还行，压降很小，可以在电源电压不足时也还可以工作，但最大过流较小，所以我便拿来做单片机的供电芯片。

                                                    单片机供电

这里我在输入和输出都用了10uf的钽电容和0.1uf的电容作为滤波，但其实，如果在焊接的时候电容没焊好的话，输出电压可能会在4.97左右。并且在焊接好了之后一定要用洗板水刷洗干净，不然不仅不好看，有时候焊锡丝的助焊剂还有可能粘上一些铁屑之类或者导电粉末。这种问题遇到好几次了，每次都后悔不已。

下面是各个模块的供电，其中5v的电源采用的是LM2940，过流比TPS7350要大一点，但压降要大一点，主要是相比7350要便宜，2块左右，电路还简单，但有一个缺点就是容易发烫。而3V3相关的模块我选用的AMS117，输入电压是通过LM2940输出的5v电压，低价好用，就算是买到盗版也能用。说到盗版这里还是提一下吧，大家尽量买正版芯片，虽说有的盗版可以继续用，效果还行。但万一买到一批假到离谱的芯片，板子怎么烧的都不知道。我之前就买过一批TPS7350的盗版，引脚的电气特性都不一样，上一块炸一块。

                                                   5v供电

                                                   总钻风供电

                                                    3.3v模块供电

同样的在芯片的输入输出端加上了滤波电容，希望输出的电源噪声小一点。到这里我主板上的各个电源部分就结束了。

                                                 主控3D仿真图

说完了主控，下面写下ICM20602。ICM20602是近年来用的计较多的一款陀螺仪了，温漂很小，用起来搭配逐飞和龙邱的库都很方便。唯一不好的就是太贵了，所以我便从网上买了裸片，开始价格只要4块多，后来涨价到了20多。幸好之前买了一批，做的陀螺仪模块完全够自己用了。根据icm20602的官方手册配好了外置的电容和电阻，这些在数据手册上都可以找到。之后便要考虑陀螺仪的供电了，我是单独做一个模块，体积不大，电流也不大，所以便挑选了和商家卖的模块差不多类型的稳压芯片-----MIC5205-3.3。3.3V的稳压芯片。只需要搭配一个0.47uf和106的滤波电容即可使用，电容如果搭配不对，电压会在3.7V左右，但对于ICM20602也可以使用。同时再陀螺仪的数据口，加上上拉电阻，不确定的信号通过电阻钳位在高电平。

                                    陀螺仪的原理图截图

                                         陀螺仪和主控实物图

写在最后：

上面是自己做的主板和陀螺仪，当然不是全部的文件，比如一些主板上的数据口，排针排母之类的，这些也都是根据自己的需要做的。陀螺仪的部分呢，它的芯片焊接比较麻烦，需要用到风枪，不过，做全向的大部分人应该都会焊接这种封装。如果有人看到这里可能会觉得没什么东西，但要知道，开源不仅仅是开源文件，更重要的是开源方法。下一篇文章开源驱动和运放，分别是一个PWM口控制HIP4082驱动的方法，以及opa2350检波电路。对于驱动如果是今年做麦轮的同学可能比较感兴趣吧，毕竟大家几乎用的都是DRV8701方案，最后文末附上主板和陀螺仪的PDF超链接。

CH32和ICM20602原理图PDF链接