原点计划

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[B站视频--功能演示及介绍]

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1.项目简介

本项目是一款面向智能机器人（如视觉追踪、SLAM建图、ROS开发等）设计的多功能全向移动小车底盘。系统采用 “主控板 + 电机驱动及降压功率板” 双板排针排母叠层架构，体积紧凑且走线整洁。

底盘运动系统搭载 MG513电机与麦克纳姆轮，实现灵活的全向移动；上方集成带双关节电机的二维云台，并采用电滑环方案，彻底解决云台无限位旋转时的绞线痛点。

控制与通信方面，采用 STM32F407VET6 为核心，支持STlink与串口一键烧录。板载XT30-2+2 CAN通信接口（完美适配市面主流关节电机）及SBUS遥控接口。为了方便上位机协同开发，主控板预留了Type-C接口的串口1和串口3，可直接与树莓派4B等高速通信。得益于TPS5450降压方案，整车拥有极其强大的供电能力，12V与5V网络均支持最大5A常态输出，单板即可完美带动树莓派运行与各类大功率外设。

2.项目功能

全向移动与二维云台：底层麦轮全向控制，上层双关节电机云台配合电滑环，支持360°无限位连续旋转，可搭载相机或激光雷达进行全方位无死角扫描。

强悍的协同开发能力：预留双Type-C直连树莓派通信（串口1/串口3），预留串口2外接其他外设，且提供充足的5V供电，是ROS/Linux上位机开发的完美伴侣。

多协议外设驱动：板载XT30-2+2规范的CAN通信接口，可直接驱动大然等高端关节电机；支持SBUS航模遥控器接入。

丰富的二次开发空间：板载模块化 MPU6050 惯性传感器与 I2C OLED 屏幕接口，引出 6 个定时器引脚及充足的 5V/GND 排插引脚，方便后续扩展各类传感器件。

3.项目参数

主控MCU：STM32F407VET6（高性能Cortex-M4，资源丰富）

供电输入：总系统采用 XT30 接口，支持 24V 宽压输入。

功率输出支路：
5V 网络：常态最大支持 5A 电流输出，引出 2 个 Type-C 供电接口及 6 组 5V/GND 排针。

12V 网络：常态最大支持 5A 电流输出，预留 12V 独立输出接口，并集成一路 MOS 管控制的激光专用接口。

24V 网络：预留 24V 直通输出接口，用于图传模块或其他高压外设。

CAN 接口：1路标准 XT30-2+2 复合接口（集成了电源与 CAN_H/L 信号）。

电机驱动：4路独立集成的 AT8236 功率驱动，完美匹配 4 个 MG513 减速电机。

特殊用料：降压部分大量采用低 ESR 高分子钽电容与一体成型贴片功率电感，在极致压缩 PCB 体积的同时，确保高负载下的低电源纹波。

4.原理解析（硬件说明）

本项目硬件核心由两块PCB堆叠组成：底层驱动降压板 与 顶层主控通信板。

1. 电机驱动与大功率降压板（底层功率板）
   XT30 总电源输入：整车放弃了传统的 DC 插口或不耐大电流的端子，采用高可靠性的 XT30 接口作为总电源输入，支持 24V 宽压输入。

   TPS5450 强悍降压：核心降压采用两路 TI 的 TPS5450 开关电源方案，分别构建了 12V 和 5V 的高功率供电网络。为了在极小的 PCB 空间内承受常态 5A 的大电流输出，电路外围大量使用了低 ESR 的高分子钽电容以及一体成型大功率贴片电感。这不仅极大压缩了整体体积，更保证了在多路电机同时启停时，电源网络依旧拥有极低的纹波，有效防止树莓派或主控因电压跌落而复位。

   多路外设供电支路：
   12V 激光控制：12V 供电支路中集成 N 沟道 MOS 管开关电路，主控可通过 IO 口或 PWM 信号实现对激光器的高速开关切换及功率调节。
   24V 图传供电：由 24V 总电源直接引出，不经过额外开关，确保图传模块通电即工作，提供最可靠的视频链路。

2. 电机驱动电路
   AT8236 高集成驱动：底盘 4 路 MG513 减速编码电机的功率驱动，采用了高效的 AT8236 电机驱动芯片。该芯片内置集成了双通道 H 桥驱动，具备完善的过流保护 (OCP)、导通短路保护、欠压锁定保护 (UVLO)及过温保护 (TSD)。相比传统的 MOS 桥或老旧的 TB6612，它不仅体积小、发热量低，而且能够稳定输出足够动力，非常适合麦克纳姆轮底盘的频繁正反转解算控制。

3. 核心控制与通信板（顶层主控板）
   主控采用STM32F407VET6，外围集成了复位电路、外部晶振、LED指示及多种调试接口。

   一键下载与直连调试：为了给开发“减负”，主控板不仅支持标准的 ST-Link 调试接口，还专门集成了 串口一键下载电路（串口 1）。通过 Type-C 接口引出，无需外接 USB 转串口模块。开发者只需一根标准的 Type-C 数据线直连电脑，即可实现一键烧录与串口调试，告别繁琐的跳线步骤。

4. 状态指示与外设扩展

   电源与状态指示灯：板载简洁明了的单色 LED 指示灯，搭配合理的限流电阻，用于直观反馈系统各路电源的通断状态及 MCU 的运行逻辑，不占用冗余的 IO 资源。

   多协议扩展接口：

   CAN 通信：专为关节电机设计，板载 CAN 驱动并通过 XT30-2+2 复合端子（带电源加信号）引出，适配市面主流关节电机，抗干扰能力极强。

   SBUS 接口：原生支持航模遥控器接收机接入。

   串口资源：预留的两个 Type-C 串口可直连树莓派 4B 进行高速通信。结合底层输出的 5V 5A 强劲电力，通过双 Type-C 接口即可实现电源、通信的整洁走线，而预留的另一个串口3采用 MX1.25 线对板针座则可以实现ttl串口通信。

   丰富引脚预留：板载模块化 MPU6050（用于姿态解算）与 I2C OLED 屏幕接口（用于状态直显）。同时引出了 6 个定时器引脚以及充足的 5V/GND 排插引脚，方便后续加装超声波、激光雷达等外设。

5. 核心图示说明

电源输入与全局开关：右上角采用高可靠性 XT30 接口 (VIN) 作为总输入，紧邻大电流拨动开关 (ON/OFF)，确保大电流工况下的接触可靠性与断电安全性。

供电/串口 Type-C 接口：左下角的 Type-C 接口用于为外部上位机提供的 5V 大电流供电。该接口未连接 CC1/CC2 引脚，不包含 5.1K 下拉电阻，为纯硬件层面的电力直接输出。

高效降压与核心用料：PCB 中央对称布局了两组 TPS5450 降压电路，可以看到两颗体积显著的 3R3 一体成型功率电感、高分子有极性钽电容 (C1 等)，在最小的空间内压榨出了双路 5A 的常态输出能力。

硬件自诊断 LED：电路板左侧板载了三颗单色电源指示灯（LED1-5V、LED2-3.3V、LED3-12V），分别由合理的限流电阻保护。上电后可直观反馈各级供电网络的通断状态，极大简化了故障排查流程。

高集成电机驱动：板载 4 颗封装紧凑的 AT8236 驱动芯片 (ESOP8)，分别靠近 Motor A/B/C/D 接口，具备完善的硬件级过流、短路、欠压及过温保护。

底层硬件布局要点说明：

软件代码

本项目采用 STM32CubeMX + FreeRTOS 实时操作系统架构，通过多任务调度实现了运动控制、传感器数据处理与人机交互的并行处理，确保了底盘全向运动解算的实时性。

源码仓库：https://github.com/My-user04/Origin

6. 注意事项与避坑指南

大功率散热警告：底板的 TPS5450 降压芯片及大功率电感在满载（5A）连续输出下会产生较多热量。强烈建议在大功率工况下，为降压模块区域的芯片表面加装小型铝制散热片或微型风扇。

叠板对齐安装：上下两块板通过排针和排母连接，安装时请务必对齐引脚，避免错位插入导致短路烧毁主控或树莓派。

钽电容焊接极性：原理图中使用了有极性的钽电容，手工焊接时请务必注意丝印方向（通常带有横杠的一端为正极），接反会发生爆炸

树莓派供电兼容性限制（重要）：
经实测验证，本电源模块可稳定支持树莓派 4B 的正常运行。针对树莓派 5，由于其电源管理架构的变更，系统需通过 USB PD（Power Delivery）协议完成供电握手协商。当前版本暂无法满足该协议要求，因此不能保证为树莓派 5 提供稳定可靠的供电。为避免因供电异常可能导致的内存卡损坏或硬件故障，建议请勿在本电源下使用树莓派 5。

实物图

7. 开源协议与免责声明

⚠️ 免责与交流声明
本项目由本人（在校学生）利用业余时间设计与开发。受限于个人的技术水平、经验及测试条件，硬件电路设计（如布线规范性、电源余量）以及软件代码难免存在纰漏、冗余或未知的隐患。
本开源工程仅供大家学习参考与技术交流，请在复刻、打样或上电前自行检查核对核心电路（特别是大电流部分和正负极）。如因参考或使用本项目资料导致任何硬件损坏、财产损失或安全事故，本人不承担任何法律与经济责任。
非常欢迎各位大佬在评论区指正设计中的错误，也欢迎大家提出修改建议，一起交流进步！

🚫 开源协议与商用声明
本项目遵循CC BY-NC-SA 4.0（署名-非商业性使用-相同方式共享）非商业开源协议。
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