寫在前面的話:
很有幸帶隊參加了11-14屆的全國大學生智能車競賽,經曆了從”飛思卡爾杯”到“恩智浦杯”的轉變。由最初的攝像頭組,到最後的六個組别都有涉及(沒有涉及創意組有點小遺憾);由最初的淘汰于省賽,一個彎道都過不去,到最後的電磁三輪,電磁直立組西部一等,攝像頭四輪全國13名。我本人無論從技術上,還是帶隊經驗上,乃至團隊管理上都收獲頗豐。
在我看來,智能車比賽真的是一個很好的大學入門級比賽,在這裡,有一個相對良好的生态。智能車制作,山外論壇上80%的文章我都看過,卓晴老師的公衆号更是一個不拉(至今也常看),有些學生的提問,卓老師的回複更是反複的刷。還有正點原子,凡億PCB論壇,以及逐飛科技,藍宙電子,龍邱,泰慶,呆萌俠等等淘寶電商的QQ維護。都使得這個不算大也不算小的國内智能車圈異常的活躍。
除了良好的生态,一個簡單的小車控制,融合了基礎的C語言操作,PCB基礎入門操作,車模機械結構分析,以及自動控制原理中PID控制,多傳感器簡單融合等諸多操作,也算麻雀雖小,五髒俱全了。
比賽中和卓晴老師也簡單聊過幾句,在此也感謝競賽組委會的付出,也感謝學院多位老師的支援和配合。使得一批又一批的智能車人能夠在實戰技術中快速成長起來。為後續的發展奠定基礎。(當然,也可以看到,很多智能車人都成了苦逼的技術人員,在社會的電子科技大軍中嶄露頭角)
一些零碎的總結:
實際制作過程中,太深的理論很少涉及,大多是基礎操作,但是小tips還是蠻多的,有時候一個不注意就要卡好久。趁着最近在整理總結,不妨發出來。(沒有什麼邏輯上的先後順序,看到哪寫到哪,看到多少寫多少,隻是以前的整理)
- 功放不做成貼片元件在于輸出功率問題,貼片元器件的功率一般較小;
- 20mil線寬–>1A電流,0.5mm過孔–>1A電流
- 絲印常見規格搭配 5/24 , 5/30, 6/45
- 原理圖繪制,格點修改為5mil, view->grid;
- 原理圖檢查選項中,将懸浮網絡,單端網絡,修改成緻命錯誤,然後編譯;
- PCB闆框的選取:先選取任一線段,然後按下TAB,則和他相關聯的線段都會選中;
- 焊盤上不要打孔,容易出現漏錫和立碑;
- 敷銅完之後要進行割銅操作,防止天線效應;
- Shift + H 關閉左上角的資訊欄;
- 畫闆子時,先把絲印改成10/2 mil,然後統一移動到器件中間進行操作;
- 敷銅可以直接選擇實心銅,注意間距設定好,同時GND回路要加粗,通過規則設定;
- 過孔最好統一進行蓋油處理,選擇Solder Mask Tenting;
- 鑽孔的闆廠能力:0.3mm,即 12/24mil, 過孔大小選擇為 x x x --> 2 x 2x 2x ± \plusmn ± 2 2 2mil, 舉個例子: 12 -->12*2 ± \plusmn ± 2 即可選12/24 mil;
- 如果快捷點有沖突,在工具欄找到custom ->快捷鍵排序,找到對應的快捷點,然後取消固有的快捷鍵即可;
- 扇孔的好處:1)縮短回流路徑;2)打孔占位;
- 走線的時候要求回路,即包裹面積盡量小,這樣對外吸收的輻射小;
- 一般情況下,阻抗要求 100 Ω \Omega Ω,USB差分線為 90 Ω \Omega Ω
- 縫合地過孔,減小回流路徑,天線部分用地過孔包裹;(晶振同理)
- 調整絲印的時候,隻打開絲印層,阻焊層,闆框層即可;
- 絲印到絲印 2-4mil 即可;
- 規則中阻焊外擴2.5mil。 反焊盤8-10mil即可,反焊盤太大會造成,當過孔密集時,容易有孤島;
- 規則中阻焊到阻焊 4-6mil,天線 小于 2mil;
- 在設計時應盡量讓布線長度盡量短,以減少由于走線過長帶來的幹擾問題,特别是一些重要的信号線,比如時鐘線,務必将其振蕩器放在離器件很近的地方;
- 為了減少線間串擾,應該保證線間距足夠大。當線中心距不少于3W倍線寬時,則可保持70%的電場不互相幹擾,成為3W規則。如要達到98%的電場不互相幹擾,可使用10W的間距。
- 電解電容濾除低頻信号,獨石電容,瓷片電容濾除高頻信号;
- PCB中同一網絡的布線寬度要保持一緻,線寬的變化會造成線路特征阻抗的不均勻,當傳輸的速度較高時會産生反射,在設計時應盡量避免這種情況;
- TPS7350 小壓差,最大電流500ma, KEA單片機,5V*15ma;
- L298N 内含2個H橋,最高驅動電壓為46V,總驅動電流為4A,每個H橋2A;
- MC33886 驅動電壓40V,驅動上限頻率10Khz, 内部內建輸出保護,可實時監測欠壓,過溫,短路等故障,最大驅動電流5A;
- BTN8982 導通内阻 10 m Ω 10m\Omega 10mΩ;在25°下,上管内阻(5.3m Ω \Omega Ω)與下管内阻(4.7m Ω \Omega Ω)之和;限流77A,每個BTN驅動晶片内部內建一個上管(P溝道MOSFET)和下管(N溝道MOSFET);
- 功率開關器件MOSFET,開關速度可達KHz至MHz:
- 由于電機驅動工作時電流較大,會在電機啟動或突然加速時出現電池電壓被拉低的現象,是以為了盡量降低電池電壓的波動,需要設定低頻濾波電容,主要用于能量緩沖;
- register變量的注意事項:1)必須是能被CPU寄存器接受的類型;2)register變量可能不存放在記憶體中,是以不能用取位址符(&);3)隻有局部變量和形參可以作為register變量,全局變量不行;4)靜态變量不能定義為register;
- 電機在高頻開關狀态下的電磁幹擾以及寄生電感産生高壓,電弧現象—> 續流二極管;
- 與前驅相比,後驅結構使車模轉向能力更強,更有利于高速過彎。當然,後驅結構較前驅更容易出現車輪打滑的情況;
- SD卡遵循SPI協定,要求時鐘頻率為100KHz~400KHz;SD卡本身為NAND FLASH晶片+ 控制晶片;SD卡的速度等級由Class标注,10為最快;SD卡共9pin,其中3根電源線,1根時鐘線,1根指令線,4根資料線;SD的時序是以CLK的上升沿有效;SD卡初始化識别階段,時鐘頻率400KHz, 資料傳輸過程25MHz (高速模式下50MHz)。Stm32系列支援SDSC<2G , 2G<SDHC<32G,對于SDXC>32G 不支援;
- 阻焊層開窗的方法是切換到Top Solder或者Bottom Solder層,畫線或者填充。盡量不要在元件底部去掉組焊層,否則被元件壓住的部分無法上錫;
- PCB完成後,一定記得DRC檢查;
- 根據智能車Logo的規則要求,可以在銅層放置完Logo後,在阻焊層開窗畫一個矩形,讓銅層字元露出來;
- 闆厚預設1.6mm;
- 對于線性電源,調整管工作在放大區(三極管)或者可變電阻區(場效應管);而對于開關管,調整管工作在導通和截止兩種工作狀态;
- 電容的容抗 X c = 1 / 2 π f c X_{c}=1/2\pi fc Xc=1/2πfc,電容兩端的電壓不能突變;利用電容的容抗特性,如果把它串聯到電路中,就可以使高頻信号通過過一些,低頻信号通過少一點;反之,如果把他并聯在電路中,則高頻信号被削弱的多一些,低頻信号被削弱的少一些;
- 大端模式:字資料的高位元組存儲在低位址中,而字的低位元組存儲在高位址中;小端模式反之;C51采用的是大端對齊;
- 頭檔案的内容沒有絕對的要求,其本身不參與編譯;
- 基于Cortex系列晶片采用的核心都是相同的,差別主要為核外的片上外設的差異,這些差異卻導緻軟體在同核心,不同外設的晶片上移植困難。為了解決不同晶片廠商生産的Cortex微控制器軟體的相容性問題,ARM與晶片廠商建立了CMSIS(Cortex Microcontroller Software Interface Stardard )标準。
- STM32有三種啟動方式,通過改變啟動方式,STM32存儲空間的起始位址會對齊到不同的記憶體空間上,一般情況下boot0必須連接配接到GND上;
- 位帶操作:将寄存器中相應位映射成一個32位的位址,這樣可以單獨對某一位進行操作。
- π \pi π型濾波器包括兩個電容器和一個電感器,它的輸入和輸出都呈低阻抗。因為器件排布情況而得名。 π \pi π型電路因為元件多,是以其插入損耗特性比RC型及LC型更好。但是在開關電路中,可能會出現“振鈴”現象,是以用時請注意。 π \pi π型濾波有RC和LC兩種,在輸出電流不大的情況下用RC,R的取值不要太大,一般幾歐姆到幾十歐姆,其優點是成本低,其缺點是電阻要消耗一些能量,效果不如LC電路。濾波電容取大一點效果也不錯;而LC電路中有一個電感,根據輸出電流大小和頻率高低選擇電感量的大小,其缺點是電感體積大,笨重,價格高,現在一般的電子線路的電源都是RC濾波。
- 去耦電容一般是接在正負電源之間,濾波作用;在對電源布線是,優先讓電源導線經過去耦電容,可以1)本內建電路的蓄能電容;2)高頻噪聲。數字電路中典型的去耦電容值為0.1 μ F \mu F μF,這個電容的分布電感的典型值為5 μ H \mu H μH。即:0.1 μ F \mu F μF的去耦電容有5 μ H \mu H μH的分布電感,它的并行共振頻率大約在7MHz左右,也就是說,對于10MHz以下的噪聲有較好的去耦效果,對于40Mhz以上的噪聲幾乎不起作用。1 μ F \mu F μF,10 μ F \mu F μF的電容,并行共振頻率在20MHz以上,去除高頻噪聲的效果要好一點。
- 旁路電容:鋁解電容和钽電容比較适合作旁路電容,一般為10~470 μ F \mu F μF
- 功率放大器的主要名額:輸出功率 P 0 P_{0} P0,放大器效率 η \eta η,總諧波失真THD,電源抑制比PSRR。THD:信号源輸入時,輸出信号(諧波及其倍頻成分)比輸入信号多出的額外諧波成分,通常用百分比表示。PSRR:PSRR值越大,音頻放大器的音質就越好。
- OpenMV–Arm cortex M7核心,216MHz, 512K RAM 。可以完成 偵差分算法, 标記跟蹤,顔色追蹤,人臉識别,眼動跟蹤,光流,二維碼檢測,矩陣碼檢測,條形碼,标記跟蹤,直線檢測,模闆比對,圖像捕捉,視訊錄制等功能。
- 有源晶振需要外接供電,無源晶振隻接2個晶振引腳就可以了
- 空心杯電機,無鐵芯,效率高,重量輕,響應快,機械常數小于28ms。
- 半導體三極管是通過基極電流控制集電極電流,屬于電流型控制器件;場效應管是通過栅源之間的電壓或電場控制漏極電流的器件,是電壓控制器件,因而稱為場效應管;從結構上,可以把場效應管分為結型(JFET)和絕緣栅(MOSFET,簡稱MOS);
- .crf交叉引用檔案,主要包含了浏覽資訊,實作函數的跳轉
- RTOS實時作業系統,硬實時–>規定時間内必須完成;軟實時–>處理過程中逾時的後果不嚴格。
- 本征半導體是純淨的晶體結構的半導體;将半導體變成本征半導體的原因是使材料導電可控;