STM32F4-ROS机器人主板 - 嘉立创EDA开源硬件平台

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1、简单易用,可快速上手

2、流畅支持300个器件或1000个焊盘以下的设计规模

3、支持简单的电路仿真

4、面向学生、老师、创客

专业版 professional

1、全新的交互和界面

2、流畅支持超过3w器件或10w焊盘的设计规模,支持面板和外壳设计

3、更严谨的设计约束,更规范的流程

4、面向企业、更专业的用户

标准版 STM32F4-ROS机器人主板

简介:参考平衡小车之家ROS底板 主控芯片:STM32F407VET6 陀螺仪:MPU9250/ICM20602 电机驱动:TB6612FNG 五路串口:供给蓝牙、CH340、串口屏、山外示波器

开源协议: Public Domain

(未经作者授权,禁止转载)

创建时间: 2021-05-09 22:11:35
更新时间: 2024-03-03 16:20:44
描述

STM32_ROS_V2(9.5更新)

(1)增加4颗ws2812B RGB灯,焊接在背部,PB15_SPI2引脚输入,采用SPI与DMA控制,实现呼吸灯,跑马灯等功能,见附录代码

(2)增加一路ADC电路电阻(分压测量电路,PA4_ADC1采集),测量12V航模电池电压

  加上四颗ws2812B后小车灯光效果:

STM32_ROS_V2(9.2更新)

(1)拿到嘉立创PCB后,焊接完毕效果图,测试功能无问题:

(2)STM32程序优化(STM32源程序已更新)

   1.Data_transition()函数放进control 5ms控制中断运行

   2.利用1ms定时器  引出10ms定时器变量  在主函数while(1)中10ms运行USART3_SEND();发送数据函数

   3.经测试在这种控制模式下整个系统没有任何延时  

(3)串口调试软件设置(用于模拟ROS端串口数据发送,控制小车运动以及校准里程计)

      1.其中发送9帧,右边勾选16进制发送,自动循环发送,1ms(千万不要勾选发送新行,否则结尾发送\r\n,程序无法读出正确数据)

      2.发送9帧中,第一帧和最后一帧为帧头帧尾,第8帧为(1-7)帧相加校验位,具体可查看usart3.c文件

 

STM32F407VET6核心板(8. 2 8更新)

(1)更新STM32F407VET6核心板PCB与原理图,将整个核心板模块化(查看工程文档)

(2)更新STM32_ROS_V2中USART3接口为XH2.54*5PIN形式接口,采用下图的CH340驱动

淘宝链接:6.0微yDVQXMS3wd5微 https://m.tb.cn/h.fYZoODG  USB转TTL CH340模块STC单片机下载线刷机板USB转串口 XH-5P接口

 

STM32_ROS_V2(8.26更新)

(1)为了保持电路整洁性,重新位置PCB布局,让主控板螺丝孔位与jetson nano孔位保持一致

(2)陀螺仪MPU9250-->ICM20602(模拟SPI采集,实现1ms采集不卡顿  见附录代码)

(3)删除 一路舵机接口  一路步进电机接口  红外接口

(4)JTAG下载接口改为JINK OB下载器(该下载器为四线   节省PCB布局位置,使用方法与普通Jlink一致,需安装Jlink驱动)

 

(5)电容电阻改为0603封装

(6)增加两路串口  一路为UART4连接NRF转串口模块,用于山外上位机发送波形数据调试    第二路为UART5  闲置备用

(7)电路2D模型

打板与功能测试后续补发,有什么好的建议欢迎留言!

 

 

STM32_ROS_V1:

(1)打板焊接以后效果图:

(2)编写程序,测试所有外设:

(3)无问题!组装小车,测试蓝牙控制小车移动:

(4)在树莓派上装好带ROS的ubuntu系统,编写程序,测试导航:

(5)整车底板与框架3D建模:

采用Solidworks 2020建模,将底板转为CAD图档,发给淘宝店家亚克力板定制,2块200x300cm(5cm厚度)价格20元左右:

Solidworks建模文件见附件,需平级或高版本打开。

(6)拿到定制亚克力板后,组装整车

(ROS方案已改为Jetson Nano主控,因为树莓派WIFI连接信号较差,且无法使用CVbridge)

整车配置:

1. 供电方式:航模动力电池(12V

2. 结构形式:全向运动模型(麦克纳姆轮)

3. 控制方式:PC 端上位机控制、蓝牙/手柄控制、无人驾驶模式

4. 行驶电机:直流有刷电机*4,电压 6-24V、带AB双向增量霍尔编码器,额定转矩 3.4N*m

5.    觉:Logi C505e USB摄像头 800万像素160度广角摄像头

6.     导:MPU9250 : 9轴姿态:3轴加速度、3轴陀螺仪、3轴磁力计,IIC/SPI 通信协议

7. 激光雷达:思岚RPLIDAR A110米测距、配套完整 USB 串口、SDK 开源工具

8. 电源模块:12V->5V 4A DC-DC直流转换模块(Jetson Nano供电)

9. 交互系统:TJC 7英寸HMI电阻式串口屏、2W喇叭

10. 控 制 器:STM32 复合驱动板、Jetson NANO 控制器

1STM32复合驱动板参数:

处理器:STM32F407VGT6

控制器特点:2组舵机接口、4路驱动电机接口、2个按钮模块、LED灯、JLINK接口、OLED 显示屏、内置开关、PS2 接口、HC05蓝牙接口、HMI串口屏接口、IMU 接口、TYPEC供电接口

2Jetson Nano 控制器参数:

CPU: 四核 ARM Cortex-A57 MPCore处理器

GPU NVIDIA Maxwell w / 128 NVIDIA CUDA核心

内存: 4 GB 64 LPDDR4

显卡: HDMI DisplayPort 输出

USB 4 USB 3端口

I / O I2CSPIUART 以及与Raspberry Pi兼容的GPIO接头

11. 通信系统: WIFI 通信、UART TTLUSB 串口、SOCKETRosMsg

12. 操作系统: Ubuntu 18.04 LTSROS-melodicWindows

13. 编程语言: C/C++/Python3

14. 使用软件: Keil5KdevelopVS2015PycharmSolidworks

15. 匹配环境: OpenCV3.4.12PychtorchPip3RvizGazebo

(7)机器人建图导航定位实验

7.1网络控制图传小车(利用键盘控制小车移动,并将图像信息显示于Rviz

7.2 cartographer算法实现建图

7.3 Dijsktra算法实现的全局路径规划与自主导航

 

 

 

设计图
原理图
1 /
PCB
1 /
未生成预览图,请在编辑器重新保存一次
ID Name Designator Footprint Quantity
1 HDR-M-2.54_1x5 3V3,+5V HDR-M-2.54_1X5 2
2 HDR-M-2.54_1x3 ADC,SERVO1,SERVO2,SERVO3 HDR-M-2.54_1X3 4
3 HDR-M-2.54_1x6 BLUETOOTH HDR-M-2.54_1X6 1
4 KXG1205C BUZZER BUZ-TH_BD12.0-P7.60-D0.6-FD 1
5 0.1u C1,C2,C4,C5,C8,C9,C16 C0805 7
6 10u C7,C10 C0805 2
7 XH-6AW_C8876 ENCODER1,ENCODER2,ENCODER3,ENCODER4 CONN-TH_XH-6AW 4
8 HDR-F-2.54_2x5 GND HDR-F-2.54_2X5 1
9 HDR-M-2.54_1x4 IIC,USART3,UART5 HDR-M-2.54_1X4 3
10 Z-231011820106 JTAG IDC-TH_Z-231011820106 1
11 LED-0805_R LED_3V3,LED_5V,PE10,PE12,LED1,LED2 LED0805_RED 6
12 KEY-6*6*9.5 PB12,PB13,REAST KEY-TH_4P-L6.0-W6.0-P4.50-LS7.5 3
13 SS-12D10L4 POWER,SWITCH SW-TH_SS-12D10L3 2
14 HDR-F-2.54_1x9 PS2 HDR-F-2.54_1X9 1
15 S8050-J3Y Q2 SOT-23-3_L3.0-W1.7-P0.95-LS2.9-BR 1
16 10k R1,R2,R3,R8,R11 R0805 5
17 1k R9,R10,R12 R0805 3
18 510R R13 R0805 1
19 TSOP4833 REMOTE SENSOR-TH_TSOP4X 1
20 10K RN1 RES-ARRAY-SMD_0603-8P-L3.2-W1.6-BL 1
21 XH-3AW_C18428 STEP1,STEP2,STEP CONN-TH_3P-P2.50_XH-3A 3
22 T_HEAD T1 T HEAD 1
23 TYPE-C 6P TYPE-C TYPE-C-SMD_TYPE-C-6P 1
24 STM32F407VGT6 U1 STM32F407VGT6 1
25 AMS1117-3.3V U2 SOT-223-3_L6.5-W3.4-P2.30-LS7.0-BR 1
26 TB6612FNG U3,U4 SSOP-24_L8.4-W5.8-P0.65-LS7.8-BL 2
27 0.96OLED-7P U5 0.96OLED-7P 1
28 XH-4AW U6,JTAG XH2.54-4AW 2
29 12V-5V BUCK直插 U7 12V转5V 1
30 MPU9250 U9 MPU9250 1
31 0.1u C1,C2,C3,C4,C7,C8,C9,C10,C6 C0603 9
32 20pF C5,C6 C0603 2
33 10k R1,R2,R9 R0603 3
34 STM32F407VGT6 U2 STM32F407VGT6_NONE 1
35 8MHz X1 OSC-SMD_L5.0-W3.2 1
36 STM32F407VET6 U1 LQFP-100_L14.0-W14.0-P0.50-LS16.0-BL 1
37 10u C3,C5 C0603 2
38 UART-NRF H1 HDR-F-2.54_2X4 1
39 WS2812E LED1,LED2,LED3,LED4 LED-SMD_4P-L5.0-W5.0-BL 4
40 LED-0603_R PE10,PE12 LED0603_RED 2
41 DC-005-20A POWER DC-IN-TH_DC005 1
42 10K R1,R3,R4,R5,R6,R7,R8 R0603 7
43 33k R10 R0603 1
44 ICM20602 U8 ICM20602 1
45 XH-5AW USART3ROS CONN-TH_XH2.54-5AW 1
46 XH1.25 3P WS2812 XH1.25 3P 1

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