<div> <h3 style="line-height:1.8;">1、项目功能介绍</h3> <hr> <div> <div>  本项目基于 RA4L1 开发板的硬件资源与软件算法，复刻 2024 年电赛 H 题自动行驶小车的核心功能，验证瑞萨微控制器在智能小车控制领域的适配性与可靠性，为同类项目开发提供 “硬件选型 - 接口适配 - 算法实现” 的完整参考方案。</div> </div> <div>  瑞萨 RA4L1 开发板作为自动行驶小车的核心控制单元，其硬件特性与小车的硬件设计、软件逻辑实现深度融合，为项目提供了坚实的技术支撑。板载的 512KB 代码闪存能够存储复杂的控制程序，包括 PID 算法、状态机逻辑等；64KB SRAM 则为数据的实时缓存与运算提供了充足空间，确保传感器数据处理、电机控制指令生成等过程的流畅性。​</div> <div>  在硬件设计中，RA4L1 开发板的丰富接口成为连接各模块的关键纽带。其 UART、SPI 等数字通信接口可便捷对接编码器，实现对直流减速电机转速的精准反馈，为闭环速度控制提供数据支持；而 12 位 ADC 接口则完美适配多路红外对管或灰度传感器，通过将传感器检测到的场地黑线灰度信号转换为数字量，为循迹功能提供可靠输入。电机驱动模块选用的 DRV8833 或 TB6612 等 H 桥驱动芯片，通过开发板的 GPIO 口接收 PWM 控制信号，实现电机正反转与转速调节，这一过程充分利用了开发板的定时器资源生成稳定 PWM 波形。此外，开发板支持的 IIC/I3C 接口可无缝连接陀螺仪等姿态传感器，实时获取小车倾角、角速度等数据，为姿态控制算法提供输入。​</div> <div>  软件设计层面，基于内核的高效运算能力，可快速完成传感器数据滤波、融合处理，确保循迹传感器对黑色半圆弧线的检测延迟控制在毫秒级。开发板的中断响应机制保障了编码器脉冲信号的实时捕获，结合 PID 控制算法，能在直线行驶时通过动态调整左右轮 PWM 占空比，将车速稳定在设定值。面对弯道行驶场景，软件通过解析陀螺仪数据与循迹传感器阵列的检测结果，利用状态机实现行驶模式的平滑切换，在转向过程中动态优化 PID 参数，确保小车沿弧线精准行驶。同时，开发板的低功耗特性可延长小车续航时间，满足多任务连续运行的需求。​</div> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">2、项目属性</h3> <hr> <p style="line-height:1.8;"><strong>首次公开 原创项目 未获奖项</strong></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;"> 3、开源协议</h3> <hr> <p><strong>BCD License</strong></p> <p><strong><a title="BSD License" href="https://opensource.org/licenses/BSD-2-Clause" target="_blank">https://opensource.org/licenses/BSD-2-Clause</a></strong></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">4、硬件部分</h3> <hr> <p><strong><span style="font-family:'Times New Roman';">(1)</span><span style="font-family:'宋体';">高度集成设计</span></strong></p> <p><span style="font-family:'宋体';">电路原理图绘制将稳压电源电路，电机驱动电路，电机接口，循迹电路模块接口等等全部集成。各个独立模块分块设计，利用网络标签连接起整套网络，在保证有序合理的前提下实现电路功能。甚至在主体底板上留有</span><span style="font-family:'Times New Roman';">ADC</span><span style="font-family:'宋体';">采集，双路红外避障，左右车灯，超声波，蜂鸣器，红外接收等等模块部分，足以完成更多拓展功能。</span></p> <p><span style="font-family:'宋体';">主控接口及按键，蜂鸣器，</span><span style="font-family:'Times New Roman';">LED</span><span style="font-family:'宋体';">等等指示性外设单独绘制打板，与主体底板构成两层结构。分立的各部分</span><span style="font-family:'Times New Roman';">PCB</span><span style="font-family:'宋体';">通过</span><span style="font-family:'Times New Roman';">XH2.54</span><span style="font-family:'宋体';">多端子接口和设配排线连接，电气安全稳定性更高。并且能极大简化了硬件系统的体积，能够保证装置的一体化，美观性。自主设计</span><span style="font-family:'Times New Roman';">PCB</span><span style="font-family:'宋体';">板具有极大的可控性，可以进行更灵活的设计，更好的贴合功能需求。外设的高度集成，便于主控的调试与控制。线路的高度集成，保证的电流和信号传输的更加稳定，抗干扰性强。</span></p> <p><strong>(2) </strong><strong><span style="font-family:'Times New Roman';">PCB</span><span style="font-family:'宋体';">设计</span></strong></p> <p><span style="font-family:'Times New Roman';">PCB</span><span style="font-family:'宋体';">板设计是硬件电路设计的重要一部分，设计的好坏将直接影响装置的可靠性。在本装置</span><span style="font-family:'Times New Roman';">PCB</span><span style="font-family:'宋体';">设计中，在布线的时候注意以电流为信号流向，信号沿着更低阻抗的路径回流，尽量使回路面积最小，以达到减小干扰的目的。在确保电路设计原理正确的基础上，进行合理分层布局以达到信号滤波的目的，在顶层与底层的空白处也应铺铜打地过孔的方式包地。尽量使地线层分布在电源与信号层之间，这有助于减小电流回路面积。</span></p> <h3 style="line-height:1.8;">5、软件部分</h3> <hr> <p><span style="font-family:'宋体';">自动行驶小车在前两项要求中的</span><span style="font-family:'Times New Roman';">A</span><span style="font-family:'宋体';">到</span><span style="font-family:'Times New Roman';">B</span><span style="font-family:'宋体';">段和</span><span style="font-family:'Times New Roman';">C</span><span style="font-family:'宋体';">到</span><span style="font-family:'Times New Roman';">D</span><span style="font-family:'宋体';">段都可归纳位直行模式函数，其主要只包括角度环矫正和标志位识别，较为简单无需流程图描述。而在要求二中从</span><span style="font-family:'Times New Roman';">B</span><span style="font-family:'宋体';">到</span><span style="font-family:'Times New Roman';">C</span><span style="font-family:'宋体';">点的循迹关键在于到达</span><span style="font-family:'Times New Roman';">C</span><span style="font-family:'宋体';">点后的位置回正，可归纳为循迹模式，如图</span><span style="font-family:'Times New Roman';">3.1</span><span style="font-family:'宋体';">所示。而要求三和四与前两项要求基本的实现方案不同，可用如图</span><span style="font-family:'Times New Roman';">3.2</span><span style="font-family:'宋体';">所示的惯导模式描述。</span></p> <p><span style="font-family:'宋体';"><img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/ZfSIKvaJhf1uJBflAGphak1oY2TioAjww9ptQeuX.png" width="886" height="736" alt="ZfSIKvaJhf1uJBflAGphak1oY2TioAjww9ptQeuX.png"></span></p> <p> </p> <h3 style="line-height:1.8;">6、BOM清单</h3> <hr> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">7、大赛LOGO验证</h3> <hr> <p style="line-height:1.8;"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/yS5cVGQbIpDsV3Lyf1zQSq5T1XtmAwhwcUfYMDWF.jpeg" width="858" height="643" alt="yS5cVGQbIpDsV3Lyf1zQSq5T1XtmAwhwcUfYMDWF.jpeg"></p> <p style="line-height:1.8;"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/DwdmBekxbcfOO0fDYiP6aiGZ1ARaWeLVTFv5BMQI.jpeg" width="861" height="1148" alt="DwdmBekxbcfOO0fDYiP6aiGZ1ARaWeLVTFv5BMQI.jpeg"></p> <p style="line-height:1.8;"><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/506cb0323a6a438e902f5f06571ef512.jpg" width="862" height="1149" alt="506cb0323a6a438e902f5f06571ef512.jpg"></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;"> 8、演示您的项目并录制成视频上传</h3> <hr> <p style="line-height:1.8;"> </p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <p style="line-height:1.8;"><span style="font-size:14px;"><a href="/posts/42551e8f2f2548cabc1c36626a42da94" target="_blank">前往查看更多详情 ＞</a></span></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> </div>