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【最终篇】手机遥控十分mimi蓝牙小车V2资料全部开源

2017/06/09
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电路城之前上传的2篇手机遥控蓝牙小车资料:

手机遥控蓝牙平衡小车V1资料全部开源https://www.cirmall.com/circuit/6201/detail?3

手机遥控蓝牙平衡小车V1.1资料开源,https://www.cirmall.com/circuit/6202/detail?3

现在介绍该手机遥控十分mimi蓝牙小车V2版本设计,https://www.cirmall.com/circuit/6204/detail?3

CannonRobot将会拥有的功能如下:

  • 1. 手机遥控小车两轮行走
  • 2. 包括两个手臂,一个头部,共5个舵机
  • 3. 手臂可以接取东西,可以在地上自动爬起来
  • 4. 可以反馈电池电量到手机
  • 5. MP3播放,录音
  • 6. 手机调参软件
  • 7. 支持无头模式、方向盘模式、重力感应模式
  • 8. 运行微型操作系统
  • 9. 惯性导航(待定)
  • 10. 智能语音(待定)
  • 11. 智能避障(待定)
  • 12. 物联网智能家居功能(待定)

硬件组成:

       这次的小车将会十分mini,主控芯片采用小钢炮开发板,上面集成了stm32f401,BlueNRG,陀螺仪加速度计,磁力计,温度计,湿度计,压强计,TF卡槽。电机驱动是TB6612,语音芯片采用WM8978,测距我想采用VL53L0,目前这款芯片现在还未量产。

        小车主要是由一块小钢炮开发板、一块PCB板、一块STA350BW语音板、三个舵机、小车支架组成,相关物料见“相关文件”下载。舵机粘在了面板上,将语音板粘在舵机上,喇叭粘在语音板上,所有的接线全是用细线焊接出来的,实在是不好看呢。其中还需要将LED灯拆下,因为语音的IIC使用的是PB3与PB10,并没有使用板子留出的IIC,PB3正好是LED灯的接口,IIC这里需要注意加一个上拉电阻,不加也可以,不过偶尔会出现干扰的情况。

注意:上面的电源模块需要先调好5V电压然后才焊接上去。如果没有使用舵机和语音那么下面的6V电压模块就可以不焊接了。

视频演示:

主要文件:

STM32端源码使用KEIL5打开,主要文件及功能如下:


代码运行流程:

整个代码分为两个部分,一个是被操作系统接管的部分,一个是独立与操作系统的部分。独立于操作系统的部分主要是用来控制小车直立,主要是出于实时性的考虑。被操作系统接管的部分,主要是为了享受操作系统带来的便利。

先来看看独立于操作系统的部分,这里主要是由两个中断驱动的,IMU配置为fifo模式,阈值设为6,开启中断,IIC使用DMA传输,开启中断。因此流程为IMU的fifo充满6个12位数据触发外部引脚中断,在中断函数中利用IIC的DMA读取,读取完进入IIC中断,中断函数中处理数据,并进行小车控制。这里的中断不想让操作系统接管,主要原因是为了增强实时性,同时也使得系统变得简单。

(Tips:IMU的IIC频率可以设置为1MHz,IMU的pulling模式读取数据需要将CTRL3_C寄存器中的BDU位置1,不然会有小概率出现错值)

操作系统部分,初始化函数在on_ready();都是直接初始化,蓝牙的初始化在有专门在初始化任务执行,这是因为蓝牙的初始化会有SPI引脚中断,而由于SPI是非可重入函数,这里做了互斥量所以这里SPI中断被操作系统接管了。任务包括:蓝牙接收任务,蓝牙发送任务,音乐播放任务(当无TF不会初始化),音乐播放控制任务(当无TF不会初始化),LED闪烁任务(当有TF时时不会初始化),电压发送函数,主函数任务,SPI中断任务,蓝牙初始化任务,任务的初始化后都有注释。以后也许还会有更多的任务。

蓝牙数据协议:

JUMA的蓝牙包将原本20字节的数据变成了1字节的type,1字节长度,18字节的数据。本协议中type发送与接收永远都是1,这里可以理解为数据帧头吧,然后长度的这一字节没有用到,怕不准,因为AndroidSDK发送是1字节type,后面接着数据,长度自动计算出来的,这个并不可靠。然后后面18个字节的数据,第一个字节是数据的ID,因为从APP发送过来的数据类型相当多(目前有7个),所以需要将数据都一一编号,这就是ID的作用了,除了数据ID有宏定义,还有数据的长度,这个主要是用来更加准确解码数据,中间的数据因为类型不同解码方式也不同,在宏定义处有解释,数据最后一位是CkeckSum。

小车控制:

控制采用的传统的PID控制,直立采用PD控制,解算出来的角度乘以P,然后直接用陀螺仪的值乘以D,速度采用PI控制,速度差乘以D,速度的积分乘以I,这里需要将积分限幅限得相当的小,不然前进时需要小车停止,小车会向前运行一段距离然后退回到之前需要停止的点。转向就是其中一个电机加上一定的PWM值,另一个电机减去相同量的PWM值。APP的转向控制分两种情况,一种是普通模式的转向控制,一种是朝向模式的转向,朝向模式就是APP虚拟摇杆的方向或者手机的姿态就是小车运行的方向,普通模式就是给定一个转向的速度一直不停的旋转。操作模式也分为两种,一种是使用摇杆,一种是使用手机的姿态,所以两两相乘就产生了四种控制模式。三个控制直接线性融合,其中速度和直立控制的周期不同,速度控制为50ms,其实速度是对直立控制的一种干扰,所以周期需要设置的长一些。

小车姿态解算:

小车使用了两个姿态解算,一个是使用6轴Mahony算法解算出Pitch,一个是9轴Mahony用来解算Yaw,这也就是为啥我会觉得小车没用啥高深的技术和算法的主要原因了,等小车硬件稳定后,会仔细研究姿态解算算法和控制算法。

总结:

        小车没有用到什么高深的技术和算法,全部开源,包括PCB源文件,STM32源文件,Android端源文件,物料采购推荐,所有文件都在“相关文件”下载。大家只需要购买好相关的物料,打板焊接好烧录程序即可,好像小钢炮淘宝网站中也有整车购买,建了个QQ群:187045895,欢迎加入。

  • Balance_Car_PCB-master.zip
    描述:原理图+PCB源文件,用AD打开
  • Balance_Car_STM32-0.2.1.zip
    描述:STM32端源代码
  • 更多资料下载.zip
    描述:更多资料下载
  • Balance_Car_Android-master.zip
    描述:Android源文件

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