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[作品提交] 基于STEP-FPGA板的机器人竞赛平台的设计

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    [LV.3]偶尔看看II

    发表于 2017-11-10 13:51:32 |显示全部楼层
    本帖最后由 何昌昕 于 2017-11-28 14:52 编辑

    一、项目名称:
       基于STEP-FPGA板的机器人竞赛平台的设计
    二、项目概述:
           本设计采用STEP-MXO2-C核心板为控制板,设计了一款适用于各类机器人比赛的通用软硬件平台,30路的舵机脉冲输出,可用于双足机器人的舵机控制板;10路以上的电机脉冲输出,可用于智能车和四旋翼的设计;蓝牙和WIFI模块的加入可以适用于更多的物联设备......给予小脚丫更多的拓展性,无限可能。
           硬件方面:采用STEP-MXO2-C核心板为控制,充分利用核心板的板载资源,将30个引出的GPIO作为舵机、电机电调脉冲输出,频率和占空比均可以通过上位机调节,预留两个串口留作调试和拓展,无线模块选用HC-05蓝牙模块和ESP32,预留一路IIC可以添加更多的传感器IC,电源选用高性能锂电池,选用TI的TPS7350作为LDO提供稳定的电压供电。前期设计阶段以洞洞板手工焊接验证方案,验证完成后根据项目的实际需求制作了第一版的PCB版,目前已提交工厂生产,等待下阶段的测试。
           软件方面:主要包括上位机和下位机两个部分。上位机包括电脑端和手机端的上位机,电脑端的采用QT编写,手机端的采用JAVA编写,电脑端和手机端的功能相同,能够完成核心板的脉冲控制,显示控制等,传感器数据能够回传上位机,下位机端的软件编写主要包括板载资源的驱动,串口模块的驱动,串口通信数据帧解析,PWM驱动的设计,数据加密和校验等(详见技术报告)。
           设计过程:因为身边很多朋友参加科创比赛大多还是以简单易用的ARM芯片为主,很少见到使用FPGA的,FPGA相比ARM,使用起来更加灵活,并行处理,速度更快,所以自己就想设计一款这样的开源平台,也是希望能够让FPGA能够越来越来的走进机器人竞赛,机器人大多以电机控制、舵机控制为主,而想要适用于大部分情况还需要不断去完善、应用并改进。有了具体的目标,通过需求确定好了平台初期所具备的功能,下面说干就干,刚开始先搭硬件,以一个30路的舵机控制板为入手点,进行IO的选择,资源的分配,焊接并验证,下载程序进行测试,一步一步进行,对于软件模块分布调试,过程中多备份文档,避免丢失,当分立的模块调试差不多了,进行系统联调,并与上位机连接,进行数据测试,后续检测问题,并提出完善方案。设计过程一波三折,详见技术报告。

    三、作品实物图
        IMG_0083.JPG

    背面

    背面

    底座

    底座

    体积小巧

    体积小巧

    控制舵机

    控制舵机

    主界面

    主界面

    外设同步

    外设同步

    30路舵机控制

    30路舵机控制

    动作编排

    动作编排

    QQ截图20171112195048.png
    QQ截图20171112195100.png
    QQ截图20171112195108.png
    QQ截图20171112195114.png

    四、项目文档
            1.设计说明文档(设计报告一份) 基于step-fpga板的机器人竞赛平台设计报告.pdf (2.54 MB, 下载次数: 1)
            2.硬件设计资料(原理图、PCB工程一份) CAD外形.zip (25.29 KB, 下载次数: 1) PCB制造输出文件.zip (308.06 KB, 下载次数: 1) 硬件原理图.pdf (279.41 KB, 下载次数: 1)
            3.软件设计资料(上位机和下位机代码各一份)
    STEP-FPGA源代码.7z (397.84 KB, 下载次数: 2) 上位机源代码V1.0.7z (712.17 KB, 下载次数: 2)

    全部资料尽在百度网盘(文档、照片、视频、代码、应用程序等)
    链接:http://pan.baidu.com/s/1qYl0eqK密码:9a07

    五、演示视频      
      https://www.bilibili.com/video/av16278366/(视频审核不一定能及时通过,可以观看上传到百度云盘里的)

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