描述
<h2>题目要求</h2>
<p><span style="font-size:14px;"> <span style="font-size:16px;">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<img src="//image.lceda.cn/pullimage/75yfrD9yNLTaVpxron5vZ20hJo2wyplPOD1dEeSC.png" alt="75yfrD9yNLTaVpxron5vZ20hJo2wyplPOD1dEeSC.png">，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 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/wXDU8K3hX1BaRiYuxx15akoL7paTfuCfCCLO2opV.gif" alt="wXDU8K3hX1BaRiYuxx15akoL7paTfuCfCCLO2opV.gif" width="52" height="52">，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）</span></span></p>
<h2>题目分析</h2>
<p> <span style="font-size:16px;">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<img src="//image.lceda.cn/pullimage/bn1xFNL72cWniYeHrIezIgkghimpiooEaC1g2tSo.png" alt="bn1xFNL72cWniYeHrIezIgkghimpiooEaC1g2tSo.png">，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<img src="//image.lceda.cn/pullimage/DZEUJL9ZkPbWfhLSAocp5r6TitHID2OnNvNOCW91.png" alt="DZEUJL9ZkPbWfhLSAocp5r6TitHID2OnNvNOCW91.png">。</span></p>
<p><span style="font-size:16px;">总体设计框图：</span></p>
<p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/ZfHQalnd9FntrkgrakVrZH3oCIkyvq3afsdeM2i0.png" alt="ZfHQalnd9FntrkgrakVrZH3oCIkyvq3afsdeM2i0.png" width="1124" height="734"></p>
<h2>原理图设计说明</h2>
<p><span style="font-size:16px;">（1）主控芯片选择</span></p>
<p><span style="font-size:16px;"> TC264：</span></p>
<p><span style="font-size:16px;"> ☆ 处理器：TC264，最高主频200MHz，双核TriCore™架构；</span></p>
<p><span style="font-size:16px;"> ☆ TriCore™内置的DSP功能；</span></p>
<p><span style="font-size:16px;"> ☆ 程序存储器：容量高至2.5MB、带ECC（纠错编码）保护的闪存；</span></p>
<p><span style="font-size:16px;"> ☆ 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；</span></p>
<p><span style="font-size:16px;"> ☆ 96KB EEProm，支持125k个读写周期；</span></p>
<p><span style="font-size:16px;"> ☆ 4个12位SAR ADC转换器；</span></p>
<p><span style="font-size:16px;"> ☆ 支持100Mbit以太网；</span></p>
<p><span style="font-size:16px;"> ☆ 支持FlexRay、CAN、CAN FD、LIN和SPI；</span></p>
<p><span style="font-size:16px;"> ☆ 定时器模块（GTM、CCU6、GPT12）；</span></p>
<p><span style="font-size:16px;"> ☆ 用于实现处理器间通讯的高速串行接口；</span></p>
<p><span style="font-size:16px;"> ☆ 用于实时视觉和雷达数据跟踪的2.5 GHz高速轨迹端口；</span></p>
<p><span style="font-size:16px;"> ☆ 板上集成DAP电路，通过Mini USB连接电脑进行仿真调试</span></p>
<p><span style="font-size:16px;"> ☆ DAP仿真调试接口</span></p>
<p><span style="font-size:16px;"> ☆ DC-DC电源芯片TLE42744G V33</span></p>
<p><span style="font-size:16px;"> ☆ 30x2，32x1，20x1路扩展口</span></p>
<p><span style="font-size:16px;"> N32G430C8L7：</span></p>
<p><span style="font-size:16px;"> ☆ 32 位 ARM Cortex-M4 内核+ FPU，支持 DSP 指令和 MPU</span><br><span style="font-size:16px;"> ☆ 内置 1KB 指令 Cache 缓存，支持 Flash 加速单元执行程序 0 等待</span><br><span style="font-size:16px;"> ☆ 最高主频 128MHz，160DMIPS</span><br><span style="font-size:16px;"> ☆ 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</span><br><span style="font-size:16px;"> ☆ 高达 16KByte 片内 SRAM， Stop2 模式保持，Standby 模式可配置为保持</span><br><span style="font-size:16px;"> ☆ 支持 Run、Sleep、Stop0、Stop2、Standby 模式</span><br><span style="font-size:16px;"> ☆ 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</span><br><span style="font-size:16px;"> ☆ 3 个高速比较器，内置 64 级可调比较基准</span><br><span style="font-size:16px;"> ☆ HSE: 4MHz~32MHz 外部高速晶体</span><br><span style="font-size:16px;"> ☆ LSE: 32.768KHz 外部低速晶体</span><br><span style="font-size:16px;"> ☆ HSI: 内部高速 RC 8MHz</span><br><span style="font-size:16px;"> ☆ LSI: 内部低速 RC 40KHz</span><br><span style="font-size:16px;"> ☆ 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</span><br><span style="font-size:16px;"> ☆ 支持上电/掉电/外部引脚复位</span><br><span style="font-size:16px;"> ☆ 支持看门狗复位、软件复位</span><br><span style="font-size:16px;"> ☆ 支持可编程的电压检测</span><br><span style="font-size:16px;"> ☆ 4 个 U(S)ART 接口，其中 2 个 USART 接口（支持 ISO7816， IrDA，LIN），2 个 UART 接口</span><br><span style="font-size:16px;"> ☆ 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</span><br><span style="font-size:16px;"> ☆ 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</span><br><span style="font-size:16px;"> ☆ 1 个 CAN 2.0A/B 总线接口，速率高达 1Mbps</span></p>
<p><span style="font-size:16px;">（2）电源模块</span></p>
<p><span style="font-size:16px;"> 流程图如下图：</span></p>
<p> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/v5uLP6pMHfxuDZrRBYwy8LsGay97aqR5nZxI1lxn.png" alt="v5uLP6pMHfxuDZrRBYwy8LsGay97aqR5nZxI1lxn.png" width="399" height="180"></p>
<p><span style="font-size:16px;"> ①稳5V电源模块</span></p>
<p><span style="font-size:16px;"> 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。</span></p>
<p><img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/ZJblph8RuPh5L1wuG3EZBvz4qJMGhpG0FmKUZK0R.png" alt="ZJblph8RuPh5L1wuG3EZBvz4qJMGhpG0FmKUZK0R.png" width="307" height="167"></p>
<p> <span style="font-size:16px;"> ②稳3.3V电源模块</span></p>
<p><span style="font-size:16px;"> 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。</span></p>
<p> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/YX2oU7AZ8WFXiJb259oQ5RweM97r2WSLcV9pfw7e.png" alt="YX2oU7AZ8WFXiJb259oQ5RweM97r2WSLcV9pfw7e.png" width="329" height="163"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/EZBLanszWPctTTPEvJ0lB6aOCozmhKrnEHkVYOo1.png" alt="EZBLanszWPctTTPEvJ0lB6aOCozmhKrnEHkVYOo1.png" width="467" height="163"></p>
<p> <span style="font-size:16px;">③电机驱动模块</span></p>
<p style="text-align:justify;padding-left:40px;"><span style="font-size:16px;"> 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。</span></p>
<p> <img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/eNcJnY5giTcdTcF1S92K1Oz2hxHWICpUnn8mzWPO.png" alt="eNcJnY5giTcdTcF1S92K1Oz2hxHWICpUnn8mzWPO.png" width="777" height="205"></p>
<p style="padding-left:40px;"><span style="font-size:16px;">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。</span></p>
<p><img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/93EDiZWRXpI0ZRvxZGxkHAmy0dMUfjH1cDFjz2UI.png" alt="93EDiZWRXpI0ZRvxZGxkHAmy0dMUfjH1cDFjz2UI.png" width="518" height="187"></p>
<h2>PCB设计说明</h2>
<ol><li>20mil线宽–>1A电流，0.5mm过孔–>1A电流</li>
<li>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；</li>
<li>焊盘上不要打孔，容易出现漏锡和立碑；</li>
<li>扇孔的好处：1）缩短回流路径；2）打孔占位；</li>
<li>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）</li>
<li>调整丝印的时候，只打开丝印层，阻焊层，板框层即可；</li>
<li>电解电容滤除低频信号，独石电容，瓷片电容滤除高频信号；</li>
<li>TPS7350 小压差，最大电流500ma；</li>
<li>功率开关器件MOSFET，开关速度可达KHz至MHz:</li>
<li>PCB完成后，一定记得DRC检查；</li>
<li>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</li>
<li>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</li>
</ol><h2>软件说明</h2>
<p><span style="font-size:16px;">以下程序为模块测试程序</span></p>
<p><span style="font-size:16px;">#include "headfile.h"</span><br><span style="font-size:16px;">#pragma section all "cpu0_dsram"</span><br><span style="font-size:16px;">//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</span><br><span style="font-size:16px;">uint16 duty;//定义舵机占空比控制变量</span><br><span style="font-size:16px;">uint16 speed1,count;//定义电机占空比控制变量及编码器计数变量</span></p>
<pre><span style="font-size:16px;"><code></code></span></pre>
<p><span style="font-size:16px;">//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</span><br><span style="font-size:16px;">//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</span><br><span style="font-size:16px;">//然后在右侧的窗口中找到C/C++ Compiler->Optimization->Optimization level处设置优化等级</span><br><span style="font-size:16px;">//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</span></p>
<pre><span style="font-size:16px;"><code></code></span></pre>
<p><span style="font-size:16px;">//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</span><br><span style="font-size:16px;">//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。</span><br><span style="font-size:16px;">int core0_main(void)</span><br><span style="font-size:16px;">{</span><br><span style="font-size:16px;"> get_clk();//获取时钟频率 务必保留</span><br><span style="font-size:16px;"> //用户在此处调用各种初始化函数等</span><br><span style="font-size:16px;"> //duty = 750;</span><br><span style="font-size:16px;"> count = 2000;</span><br><span style="font-size:16px;"> gtm_pwm_init(ATOM1_CH1_P33_9,50,duty);//舵机PWM接口初始化</span><br><span style="font-size:16px;"> ips114_init();//ips1.14寸屏幕初始化</span><br><span style="font-size:16px;"> //mt9v03x_init();//</span><br><span style="font-size:16px;"> gpt12_init(GPT12_T2,GPT12_T2INB_P33_7,GPT12_T2EUDB_P33_6);//编码器初始化</span><br><span style="font-size:16px;"> gtm_pwm_init(ATOM0_CH6_P02_6,17*1000,count);//电机PWM接口初始化</span></p>
<pre><span style="font-size:16px;"><code></code></span></pre>
<p><span style="font-size:16px;"> //等待所有核心初始化完毕</span><br><span style="font-size:16px;"> IfxCpu_emitEvent(&g_cpuSyncEvent);</span><br><span style="font-size:16px;"> IfxCpu_waitEvent(&g_cpuSyncEvent, 0xFFFF);</span><br><span style="font-size:16px;"> enableInterrupts();</span></p>
<pre><span style="font-size:16px;"><code></code></span></pre>
<p><span style="font-size:16px;"> //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</span><br><span style="font-size:16px;"> //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</span><br><span style="font-size:16px;"> //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</span><br><span style="font-size:16px;"> while (TRUE)</span><br><span style="font-size:16px;"> {</span><br><span style="font-size:16px;"> //用户在此处编写任务代码</span><br><span style="font-size:16px;"> pwm_duty(ATOM1_CH1_P33_9,duty);</span><br><span style="font-size:16px;"> pwm_duty(ATOM0_CH4_P02_4,count);</span><br><span style="font-size:16px;"> //if(mt9v03x_finish_flag)</span><br><span style="font-size:16px;"> //{</span><br><span style="font-size:16px;"> //ips114_displayimage032(mt9v03x_image[0],MT9V03X_W,MT9V03X_H);</span><br><span style="font-size:16px;"> //mt9v03x_finish_flag = 0;</span><br><span style="font-size:16px;"> //}</span><br><span style="font-size:16px;"> speed1=gpt12_get(GPT12_T2);</span><br><span style="font-size:16px;"> gpt12_clear(GPT12_T2);</span><br><span style="font-size:16px;"> ips114_showuint16(0,0,speed1);</span><br><span style="font-size:16px;"> }</span><br><span style="font-size:16px;">}</span></p>
<pre><span style="font-size:16px;"><code></code></span></pre>
<p><span style="font-size:16px;">#pragma section all restore</span></p>
<pre><span style="font-size:16px;"><code></code></span></pre>
<pre> </pre>
<h2>实物展示说明</h2>
<p><span style="font-size:16px;">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</span></p>
<p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/ptB8FHIL0a67DBumKMTpuEknsl3gdpFuCtXPu4ea.jpeg" alt="ptB8FHIL0a67DBumKMTpuEknsl3gdpFuCtXPu4ea.jpeg" width="272" height="303"></p>
<p><span style="font-size:16px;">看</span></p>
<p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/GManWMyzhhucegsD7huNylXvm3P7Tx5gzZQoStYQ.jpeg" alt="GManWMyzhhucegsD7huNylXvm3P7Tx5gzZQoStYQ.jpeg" width="269" height="358"></p>
<p><span style="font-size:16px;">看</span></p>
<p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/BKly7O8WvFceNC3gcCNbrPnWiAmLuuX43MPPOOwM.jpeg" alt="BKly7O8WvFceNC3gcCNbrPnWiAmLuuX43MPPOOwM.jpeg" width="264" height="197"></p>
<p><span style="font-size:16px;">再看</span></p>
<p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/hsA6upyDlWPkmn0w707aUhqXJc56Hp8L5UBKxxrt.jpeg" alt="hsA6upyDlWPkmn0w707aUhqXJc56Hp8L5UBKxxrt.jpeg" width="263" height="197"></p>
<p><span style="font-size:16px;">再看</span></p>
<p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/s68rEerHN18niw1XVpr8ar7FRisKvntaQzkipB2Q.jpeg" alt="s68rEerHN18niw1XVpr8ar7FRisKvntaQzkipB2Q.jpeg" width="264" height="198"></p>
<p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/nuMI1p9cZPMYxoYXQGJg7ZIzLH4sEtE4BdyAAb0Y.jpeg" alt="nuMI1p9cZPMYxoYXQGJg7ZIzLH4sEtE4BdyAAb0Y.jpeg" width="264" height="197"></p>
<p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/7h7tsdYTiyf6TbxNSO4ZO8SyFEWctvk3jgMsakXQ.jpeg" alt="7h7tsdYTiyf6TbxNSO4ZO8SyFEWctvk3jgMsakXQ.jpeg" width="263" height="197"></p>
<p><span style="font-size:16px;">再看</span></p>
<p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/LacaMB9ti7REGSmlIP2SINouB3cXl8PQYzXcRDFL.jpeg" alt="LacaMB9ti7REGSmlIP2SINouB3cXl8PQYzXcRDFL.jpeg" width="262" height="197"></p>
<p><span style="font-size:16px;">你以为这样就结束了，不</span></p>
<p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/pMQa9WEmg64xaUsnSzIQIevsEI2KoXTxUsWrVGLV.jpeg" alt="pMQa9WEmg64xaUsnSzIQIevsEI2KoXTxUsWrVGLV.jpeg" width="264" height="198"></p>
<p><span style="font-size:16px;">……</span></p>
<p><span style="font-size:16px;">最终：</span></p>
<p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/XpLuLJAvqogiocQWe4XiEMUHxbdKT5HFKfSgPBzh.png" alt="XpLuLJAvqogiocQWe4XiEMUHxbdKT5HFKfSgPBzh.png" width="459" height="444"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/JQMZIcCIN8x9OcqPDESItagNv6RYZlSzxqn1mVRB.png" alt="JQMZIcCIN8x9OcqPDESItagNv6RYZlSzxqn1mVRB.png" width="462" height="440"></p>
<h2>演示视频</h2>
<p>视频源文件发在了网盘里面，想要的可以下，链接如下：</p>
<p><a href="https://lecloud.lenovo.com/share/wF14vw4HVUYNkE2C" target="_blank">https://lecloud.lenovo.com/share/wF14vw4HVUYNkE2C</a></p>
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屏幕供电电路测试.mp4
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陀螺仪供电电路测试.mp4
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摄像头供电电路测试.mp4
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舵机供电电路测试.mp4
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驱动板电路测试.mp4
文档
Sheet_1
PCB_TC264+N32G430终极版1.0
Sheet_1
PCB_MOS-4082
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