一些做“飞卡智能车”时候的总结
写在前面的话:
很有幸带队参加了11-14届的全国大学生智能车竞赛,经历了从”飞思卡尔杯”到“恩智浦杯”的转变。由最初的摄像头组,到最后的六个组别都有涉及(没有涉及创意组有点小遗憾);由最初的淘汰于省赛,一个弯道都过不去,到最后的电磁三轮,电磁直立组西部一等,摄像头四轮全国13名。我本人无论从技术上,还是带队经验上,乃至团队管理上都收获颇丰。
在我看来,智能车比赛真的是一个很好的本科入门级比赛,在这里,有一个相对良好的生态。智能车制作,山外论坛上80%的帖子我都看过,卓晴老师的公众号更是一个不拉(至今也常看),有些学生的提问,卓老师的回复更是反复的刷。还有正点原子,凡亿PCB论坛,以及逐飞科技,蓝宙电子,龙邱,泰庆,呆萌侠等等淘宝电商的QQ维护。都使得这个不算大也不算小的国内智能车圈异常的活跃。
除了良好的生态,一个简单的小车控制,融合了基础的C语言操作,PCB基础入门操作,车模机械结构分析,以及自动控制原理中PID控制,多传感器简单融合等诸多操作,也算麻雀虽小,五脏俱全了。
比赛中和卓晴老师也简单聊过几句,在此也感谢竞赛组委会的付出,也感谢学院多位老师的支持和配合。使得一批又一批的智能车人能够在实战技术中快速成长起来。为后续的发展奠定基础。(当然,也可以看到,很多智能车人都成了苦逼的技术人员,在社会的电子科技大军中崭露头角)
一些零碎的总结:
实际制作过程中,太深的理论很少涉及,大多是基础操作,但是小tips还是蛮多的,有时候一个不注意就要卡好久。趁着最近在整理总结,不妨发出来。(没有什么逻辑上的先后顺序,看到哪写到哪,看到多少写多少,只是以前的整理)
- 功放不做成贴片元件在于输出功率问题,贴片元器件的功率一般较小;
- 20mil线宽–>1A电流,0.5mm过孔–>1A电流
- 丝印常见规格搭配 5/24 , 5/30, 6/45
- 原理图绘制,格点修改为5mil, view->grid;
- 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;
- PCB板框的选取:先选取任一线段,然后按下TAB,则和他相关联的线段都会选中;
- 焊盘上不要打孔,容易出现漏锡和立碑;
- 敷铜完之后要进行割铜操作,防止天线效应;
- Shift + H 关闭左上角的信息栏;
- 画板子时,先把丝印改成10/2 mil,然后统一移动到器件中间进行操作;
- 敷铜可以直接选择实心铜,注意间距设置好,同时GND回路要加粗,通过规则设置;
- 过孔最好统一进行盖油处理,选择Solder Mask Tenting;
- 钻孔的板厂能力:0.3mm,即 12/24mil, 过孔大小选择为 xxx -->2x2x2x±\plusmn± 222mil, 举个例子: 12 -->12*2 ±\plusmn± 2 即可选12/24 mil;
- 如果快捷点有冲突,在工具栏找到custom ->快捷键排序,找到对应的快捷点,然后取消固有的快捷键即可;
- 扇孔的好处:1)缩短回流路径;2)打孔占位;
- 走线的时候要求回路,即包裹面积尽量小,这样对外吸收的辐射小;
- 一般情况下,阻抗要求 100Ω\OmegaΩ,USB差分线为 90Ω\OmegaΩ
- 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)
- 调整丝印的时候,只打开丝印层,阻焊层,板框层即可;
- 丝印到丝印 2-4mil 即可;
- 规则中阻焊外扩2.5mil。 反焊盘8-10mil即可,反焊盘太大会造成,当过孔密集时,容易有孤岛;
- 规则中阻焊到阻焊 4-6mil,天线 小于 2mil;
- 在设计时应尽量让布线长度尽量短,以减少由于走线过长带来的干扰问题,特别是一些重要的信号线,比如时钟线,务必将其振荡器放在离器件很近的地方;
- 为了减少线间串扰,应该保证线间距足够大。当线中心距不少于3W倍线宽时,则可保持70%的电场不互相干扰,成为3W规则。如要达到98%的电场不互相干扰,可使用10W的间距。
- 电解电容滤除低频信号,独石电容,瓷片电容滤除高频信号;
- PCB中同一网络的布线宽度要保持一致,线宽的变化会造成线路特征阻抗的不均匀,当传输的速度较高时会产生反射,在设计时应尽量避免这种情况;
- TPS7350 小压差,最大电流500ma, KEA单片机,5V*15ma;
- L298N 内含2个H桥,最高驱动电压为46V,总驱动电流为4A,每个H桥2A;
- MC33886 驱动电压40V,驱动上限频率10Khz, 内部集成输出保护,可实时监测欠压,过温,短路等故障,最大驱动电流5A;
- BTN8982 导通内阻10mΩ10m\Omega10mΩ;在25°下,上管内阻(5.3mΩ\OmegaΩ)与下管内阻(4.7mΩ\OmegaΩ)之和;限流77A,每个BTN驱动芯片内部集成一个上管(P沟道MOSFET)和下管(N沟道MOSFET);
- 功率开关器件MOSFET,开关速度可达KHz至MHz:
- 由于电机驱动工作时电流较大,会在电机启动或突然加速时出现电池电压被拉低的现象,因此为了尽量降低电池电压的波动,需要设置低频滤波电容,主要用于能量缓冲;
- register变量的注意事项:1)必须是能被CPU寄存器接受的类型;2)register变量可能不存放在内存中,所以不能用取地址符(&);3)只有局部变量和形参可以作为register变量,全局变量不行;4)静态变量不能定义为register;
- 电机在高频开关状态下的电磁干扰以及寄生电感产生高压,电弧现象—> 续流二极管;
- 与前驱相比,后驱结构使车模转向能力更强,更有利于高速过弯。当然,后驱结构较前驱更容易出现车轮打滑的情况;
- SD卡遵循SPI协议,要求时钟频率为100KHz~400KHz;SD卡本身为NAND FLASH芯片+ 控制芯片;SD卡的速度等级由Class标注,10为最快;SD卡共9pin,其中3根电源线,1根时钟线,1根命令线,4根数据线;SD的时序是以CLK的上升沿有效;SD卡初始化识别阶段,时钟频率400KHz, 数据传输过程25MHz (高速模式下50MHz)。Stm32系列支持SDSC<2G , 2G<SDHC<32G,对于SDXC>32G 不支持;
- 阻焊层开窗的方法是切换到Top Solder或者Bottom Solder层,画线或者填充。尽量不要在元件底部去掉组焊层,否则被元件压住的部分无法上锡;
- PCB完成后,一定记得DRC检查;
- 根据智能车Logo的规则要求,可以在铜层放置完Logo后,在阻焊层开窗画一个矩形,让铜层字符露出来;
- 板厚默认1.6mm;
- 对于线性电源,调整管工作在放大区(三极管)或者可变电阻区(场效应管);而对于开关管,调整管工作在导通和截止两种工作状态;
- 电容的容抗Xc=1/2πfcX_{c}=1/2\pi fcXc=1/2πfc,电容两端的电压不能突变;利用电容的容抗特性,如果把它串联到电路中,就可以使高频信号通过过一些,低频信号通过少一点;反之,如果把他并联在电路中,则高频信号被削弱的多一些,低频信号被削弱的少一些;
- 大端模式:字数据的高字节存储在低地址中,而字的低字节存储在高地址中;小端模式反之;C51采用的是大端对齐;
- 头文件的内容没有绝对的要求,其本身不参与编译;
- 基于Cortex系列芯片采用的内核都是相同的,区别主要为核外的片上外设的差异,这些差异却导致软件在同内核,不同外设的芯片上移植困难。为了解决不同芯片厂商生产的Cortex微控制器软件的兼容性问题,ARM与芯片厂商建立了CMSIS(Cortex Microcontroller Software Interface Stardard )标准。
- STM32有三种启动方式,通过改变启动方式,STM32存储空间的起始地址会对齐到不同的内存空间上,一般情况下boot0必须连接到GND上;
- 位带操作:将寄存器中相应位映射成一个32位的地址,这样可以单独对某一位进行操作。
- π\piπ型滤波器包括两个电容器和一个电感器,它的输入和输出都呈低阻抗。因为器件排布情况而得名。π\piπ型电路因为元件多,所以其插入损耗特性比RC型及LC型更好。但是在开关电路中,可能会出现“振铃”现象,所以用时请注意。π\piπ型滤波有RC和LC两种,在输出电流不大的情况下用RC,R的取值不要太大,一般几欧姆到几十欧姆,其优点是成本低,其缺点是电阻要消耗一些能量,效果不如LC电路。滤波电容取大一点效果也不错;而LC电路中有一个电感,根据输出电流大小和频率高低选择电感量的大小,其缺点是电感体积大,笨重,价格高,现在一般的电子线路的电源都是RC滤波。
- 去耦电容一般是接在正负电源之间,滤波作用;在对电源布线是,优先让电源导线经过去耦电容,可以1)本集成电路的蓄能电容;2)高频噪声。数字电路中典型的去耦电容值为0.1μF\mu FμF,这个电容的分布电感的典型值为5μH\mu HμH。即:0.1μF\mu FμF的去耦电容有5μH\mu HμH的分布电感,它的并行共振频率大约在7MHz左右,也就是说,对于10MHz以下的噪声有较好的去耦效果,对于40Mhz以上的噪声几乎不起作用。1μF\mu FμF,10μF\mu FμF的电容,并行共振频率在20MHz以上,去除高频噪声的效果要好一点。
- 旁路电容:铝解电容和钽电容比较适合作旁路电容,一般为10~470μF\mu FμF
- 功率放大器的主要指标:输出功率P0P_{0}P0,放大器效率η\etaη,总谐波失真THD,电源抑制比PSRR。THD:信号源输入时,输出信号(谐波及其倍频成分)比输入信号多出的额外谐波成分,通常用百分比表示。PSRR:PSRR值越大,音频放大器的音质就越好。
- OpenMV–Arm cortex M7内核,216MHz, 512K RAM 。可以完成 侦差分算法, 标记跟踪,颜色追踪,人脸识别,眼动跟踪,光流,二维码检测,矩阵码检测,条形码,标记跟踪,直线检测,模板匹配,图像捕捉,视频录制等功能。
- 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
- 空心杯电机,无铁芯,效率高,重量轻,响应快,机械常数小于28ms。
- 半导体三极管是通过基极电流控制集电极电流,属于电流型控制器件;场效应管是通过栅源之间的电压或电场控制漏极电流的器件,是电压控制器件,因而称为场效应管;从结构上,可以把场效应管分为结型(JFET)和绝缘栅(MOSFET,简称MOS);
- .crf交叉引用文件,主要包含了浏览信息,实现函数的跳转
- RTOS实时操作系统,硬实时–>规定时间内必须完成;软实时–>处理过程中超时的后果不严格。
- 本征半导体是纯净的晶体结构的半导体;将半导体变成本征半导体的原因是使材料导电可控;
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