#第七届立创电赛#基于状态空间的平衡单车 - 嘉立创EDA开源硬件平台

题目要求

      本文的题目叫做“基于状态空间的平衡单车”，不知道大家了不了解智能车，由于参加过两届智能车的原因，所以给自己留下来很多那么难忘的回忆，还记得学长说过的一句话“做比赛的目的不是为了拿奖，而是为了学习更多的东西”，大一的时候是实话确实没有感觉到什么，但是现在确实有深深的感触，时间过得太快了，哎，有点感慨了，怎么说，希望看到这篇文章的人，继续加油。（希望官方不要生气哈，提了一嘴其他的比赛，其实立创电赛挺好的，嗯 ，对于我们这种搞硬件的，真的是一个很不错的机会，起码给了我这一次写这篇文档的机会嘛）

题目分析

    本项目使用TC264及N32G430C8L7，自我感觉其实TC264绝对够用，但是吧，由于参加训练营的原因，所以了解到了N32G430这款芯片，而且还是国产的，那不得走一波，于是第三套板子就出来了，TC264+N32G430，一些简单的让N32G430跑，一些复杂的让TC264跑，一主一副完美搭佩，而且串口通信不也来了。

总体设计框图：

原理图设计说明

（1）主控芯片选择

          TC264：

          ☆ 处理器：TC264，最高主频200MHz，双核TriCore™架构；

          ☆ TriCore™内置的DSP功能；

          ☆ 程序存储器：容量高至2.5MB、带ECC（纠错编码）保护的闪存；

          ☆ 数据存储器：容量高至752KB、带ECC（纠错编码）保护的RAM，用于存储雷达信息和摄像头的图像信息；

          ☆ 96KB EEProm，支持125k个读写周期；

          ☆ 4个12位SAR ADC转换器；

          ☆ 支持100Mbit以太网；

          ☆ 支持FlexRay、CAN、CAN FD、LIN和SPI；

          ☆ 定时器模块（GTM、CCU6、GPT12）；

          ☆ 用于实现处理器间通讯的高速串行接口；

          ☆ 用于实时视觉和雷达数据跟踪的2.5 GHz高速轨迹端口；

          ☆ 板上集成DAP电路，通过Mini USB连接电脑进行仿真调试

          ☆ DAP仿真调试接口

          ☆ DC-DC电源芯片TLE42744G V33

          ☆ 30x2，32x1，20x1路扩展口

          N32G430C8L7：

          ☆ 32 位 ARM Cortex-M4 内核+ FPU，支持 DSP 指令和 MPU
          ☆ 内置 1KB 指令 Cache 缓存，支持 Flash 加速单元执行程序 0 等待
          ☆ 最高主频 128MHz，160DMIPS
          ☆ 高达 64KByte 片内 Flash，支持加密存储、分区管理及数据保护，1 万次擦写次数，10 年数据保持
          ☆ 高达 16KByte 片内 SRAM， Stop2 模式保持，Standby 模式可配置为保持
          ☆ 支持 Run、Sleep、Stop0、Stop2、Standby 模式
          ☆ 1 个 12bit 4.7Msps ADC，12/10/8/6bits 可配置，多达 16 路外部单端输入通道， 3 个内部单端输入通道，支持差分模式
          ☆ 3 个高速比较器，内置 64 级可调比较基准
          ☆ HSE: 4MHz~32MHz 外部高速晶体
          ☆ LSE: 32.768KHz 外部低速晶体
          ☆ HSI: 内部高速 RC 8MHz
          ☆ LSI: 内部低速 RC 40KHz
          ☆ MCO: 支持 2 路时钟输出，可配置 SYSCLK、HSI、HSE、LSI、LSE、可分频的 PLL 时钟输出
          ☆ 支持上电/掉电/外部引脚复位
          ☆ 支持看门狗复位、软件复位
          ☆ 支持可编程的电压检测
          ☆ 4 个 U(S)ART 接口，其中 2 个 USART 接口（支持 ISO7816， IrDA，LIN），2 个 UART 接口
          ☆  2 个 SPI 接口，主模式速率高达 18 Mbps，从模式速率高达 32 Mbps，支持 I
          ☆ 2 个 I2C 接口，速率高达 1 MHz，主从模式可配，从机模式下支持双地址响应
          ☆ 1 个 CAN 2.0A/B 总线接口，速率高达 1Mbps

（2）电源模块

          流程图如下图：

          ①稳5V电源模块

              在5V电源模块设计中,我们采用的是DC-DC电源方案，使用的是TI公司开关电源芯片TPS7350产生5V电压为传感器供电，电路中陶瓷旁路电容器可以改善负载的瞬态响应和噪声抑制。

          ②稳3.3V电源模块

              此部分电路采用3.3V稳压芯片RT9013供电，其中核心板也是此芯片供电，其输入和输出端采用无极性电容进行滤波。

          ③电机驱动模块

       电机驱动器采用mos管搭建H桥电路，使用全桥驱动器HIP4082驱动，HIP4082是英特矽尔公司的驱动芯片，它最大输出电压可达80V，输出电流达到1.3A，输入PWM频率最高可达 200Khz，一块HIP4082配合外围电路组成H桥即可驱动一路电机，具有输出电流大，设计方便的特点，完全满足带载电机的需求。

其工作原理如下，打开Q1、Q4，关断Q2、Q3，此时电流可经过Q1、电机M、Q4即可完成电机的正转。如图5.2所示。打开Q2、Q3，关断Q1、Q4，此时电流可经过Q2、电机M、Q3即可完成电机的反转。

PCB设计说明

1. 20mil线宽–>1A电流，0.5mm过孔–>1A电流
2. 原理图检查选项中，将悬浮网络，单端网络，修改成致命错误，然后编译；
3. 焊盘上不要打孔，容易出现漏锡和立碑；
4. 扇孔的好处：1）缩短回流路径；2）打孔占位；
5. 缝合地过孔，减小回流路径，天线部分用地过孔包裹；（晶振同理）
6. 调整丝印的时候，只打开丝印层，阻焊层，板框层即可；
7. 电解电容滤除低频信号，独石电容，瓷片电容滤除高频信号；
8. TPS7350 小压差，最大电流500ma；
9. 功率开关器件MOSFET，开关速度可达KHz至MHz:
10. PCB完成后，一定记得DRC检查；
11. 旁路电容：铝解电容和钽电容比较适合作旁路电容，一般为10~470μ F \mu FμF
12. 有源晶振需要外接供电，无源晶振只接2个晶振引脚就可以了

软件说明

以下程序为模块测试程序

#include "headfile.h"
#pragma section all "cpu0_dsram"
//将本语句与#pragma section all restore语句之间的全局变量都放在CPU0的RAM中
uint16 duty;//定义舵机占空比控制变量
uint16 speed1,count;//定义电机占空比控制变量及编码器计数变量

//工程导入到软件之后，应该选中工程然后点击refresh刷新一下之后再编译
//工程默认设置为关闭优化，可以自己右击工程选择properties->C/C++ Build->Setting
//然后在右侧的窗口中找到C/C++ Compiler->Optimization->Optimization level处设置优化等级
//一般默认新建立的工程都会默认开2级优化，因此大家也可以设置为2级优化

//对于TC系列默认是不支持中断嵌套的，希望支持中断嵌套需要在中断内使用enableInterrupts();来开启中断嵌套
//简单点说实际上进入中断后TC系列的硬件自动调用了disableInterrupts();来拒绝响应任何的中断，因此需要我们自己手动调用enableInterrupts();来开启中断的响应。
int core0_main(void)
{
    get_clk();//获取时钟频率  务必保留
    //用户在此处调用各种初始化函数等
    //duty = 750;
    count = 2000;
    gtm_pwm_init(ATOM1_CH1_P33_9,50,duty);//舵机PWM接口初始化
    ips114_init();//ips1.14寸屏幕初始化
    //mt9v03x_init();//
    gpt12_init(GPT12_T2,GPT12_T2INB_P33_7,GPT12_T2EUDB_P33_6);//编码器初始化
    gtm_pwm_init(ATOM0_CH6_P02_6,17*1000,count);//电机PWM接口初始化

    //等待所有核心初始化完毕
    IfxCpu_emitEvent(&g_cpuSyncEvent);
    IfxCpu_waitEvent(&g_cpuSyncEvent, 0xFFFF);
    enableInterrupts();

    //注意 从V1.1.6版本之后  printf打印的信息从串口输出具体可以学习库例程Printf_Demo
    //注意 从V1.1.6版本之后  printf打印的信息从串口输出具体可以学习库例程Printf_Demo
    //注意 从V1.1.6版本之后  printf打印的信息从串口输出具体可以学习库例程Printf_Demo
    while (TRUE)
    {
        //用户在此处编写任务代码
        pwm_duty(ATOM1_CH1_P33_9,duty);
        pwm_duty(ATOM0_CH4_P02_4,count);
        //if(mt9v03x_finish_flag)
        //{
            //ips114_displayimage032(mt9v03x_image[0],MT9V03X_W,MT9V03X_H);
            //mt9v03x_finish_flag = 0;
        //}
        speed1=gpt12_get(GPT12_T2);
        gpt12_clear(GPT12_T2);
        ips114_showuint16(0,0,speed1);
    }
}

#pragma section all restore

实物展示说明

其实自己做了好多好多版本，主要是想试一下，对，有想法的话，不去试一下怎么可以呢，不说了，上图

看

看

再看

再看

再看

你以为这样就结束了，不

……

最终：

演示视频

视频源文件发在了网盘里面，想要的可以下，链接如下：

https://lecloud.lenovo.com/share/wF14vw4HVUYNkE2C