Alezi

Материал из BrSTU Robotics Wiki
Перейти к: навигация, поиск
Экспериментальная плата на основе микроконтроллера Stellaris

Цель проекта

Создать мобильный автономный робот для участия в соревнованиях "Roborace" на основе контроллера Stellaris и других аналоговых устройств от компании TI.

Описание проекта

На базе механики радиоуправляемой модели автомобиля "AMG Mercedes CLK-DTM 2002" (масштаб 1:10) разрабатывается автономный мобильный робот. Управляющая электроника строится на основе контроллера Stellaris (процессор), силовая электроника (первая аналоговая схема), драйверы двигателей (вторая аналоговая схема), сенсорная подсистема. Создание такого робота включает в себя проектирование и разработку не только аппаратного, но и программного комплекса управления автономным автомобилем. В результате планируется принять участие с этим роботом в международных соревнованиях "Roborace".

Этапы выполнения проекта

Работа по проекту разбита на следующие этапы:

  • Анализ постановки задачи
  • Разработка структурной схемы устройства
  • Разработка функциональной схемы устройства
  • Разработка принципиальной схемы устройства
  • Разработка чертежа печатной платы
  • Разработка корпуса и системы охлаждения
  • Разработка программного обеспечения для устройства

Этап № 1 "Анализ постановки задачи"

  • Перечень основных функций системы:
    • Автономное управление модельным автомобилем
    • Поддержка режима торможения
    • Анализ дорожной обстановки
  • Требования к электропитанию:
    • Питание сенсоров 5В
    • Питание двигателей: 12В
    • Питание управляющей электроники: 3.3В
  • Требования к входным и выходным сигналам
  • Требования к интерфейсу с пользователем
  • Требования к корпусу:

Титановый

  • Требования к условиям эксплуатации (климат, вибрации):
  • Требования к помехозащищенности:
  • Требования к ремонтопригодности:

Этап № 2 "Разработка структурной схемы устройства"

Цель этапа: Разработать структуру устройства. Результат выполнения этапа: Состав электронных модулей:

  • Управляющий контроллер (УК)
  • Драйвер приводного двигателя (ДПД)
  • Драйвер рулевого управления (ДРУ)
  • Драйвер сенсорной системы (ДСС)
  • Подсистема питания (ПП)

Связи между модулями:

Структурная схема модулей устройства

Подробное описание модулей:

Наименование модуля Функции модуля Требования Комментарии
Управляющий контроллер
  • Управление блоком ДПД
  • Управление блоком ДРУ
  • Управление блоком ДСС
  • Управление блоком ПП

Совместимость по питанию с другими модулями

МК Stellaris
Драйвер приводного двигателя
  • ШИМ-управление приводом модели
  • Режим торможения привода
  •  ???Обратная связь - количество оборотов колес???
Устойчивость к высоким токам и высокой температуре
Драйвер рулевого управления Точное позиционирование рулевого механизма Точность и плавность поворота механизма  ???Серво или оставить существующий мотор и делать для него отдельный драйвер???
Драйвер сенсорной системы
  • Решение задачи позиционирования
  • Решение задачи обнаружения препятствий
  • Решение задачи навигации

Точность обнаружения препятствий

Три инфракрасных дальномера, датчик оборотов приводных колес
Подсистема питания
  • Питание сенсоров 5В
  • Питание двигателей 12В
  • Питание мк Stellaris 3.3В
  • Хотя бы грубый контроль заряда батареи
Помехозащищенность, опто-развязка отдельных модулей

Планируемое оборудование от TI

Описание МК Stellaris:

Серия МК для работы в системах с батарейным резервированием питания. Содержат специальный модуль HIBERNATION, питание которого организованно независимо от других каскадов МК. 
В состав данного модуля входят часы реального времени, 256 байт ОЗУ для энергонезависимого хранения данных (за счет резервного батарейного питания), схема контроля батарейного 
напряжения и сигнализации о его недопустимом снижении и вход внешнего прерывания. Модулем поддерживается специальный экономичный режим HIBERNATE, выход из которого возможен по 
условию совпадения в часах реального времени и внешнему прерыванию. Потребляемый модулем ток составляет порядка 16 мкА и, таким образом, при питании МК от стандартной литиевой 
батарейки CR2032 и его нахождении в режиме HIBERNATE он способен проработать более 3 лет.

Описание Экспериментальной платы LM3S1968:

Плата с МК LM3S1968 с 256 кбайт Flash-памяти, 64 кбайт SRAM, 8 каналами АЦП, 52 ПВВ и поддержкой режима hibernate (графический OLED-дисплей 128x96, коммутационные элементы, динамик, 
разъем  подключения к ПВВ, разъем с установленной в него 3-вольтовой батарейкой).

Подробнее о семействе можно прочесть тут Даташит на экспериментальную плату: LM3S1968