Robocon 硬件系统.docVIP

Robocon硬件控制系统的核心部分是由DSP主控板和CPLD资源板组合而成的两块PCB。DSP采用TMS320F2812PGFA，CPLD则选用MAX II EPM1270T144C5。核心电路的供电由24S24提供。核心电路提供了各种专用和复用接口，可以用来连接各类传感器，输出控制信号或读取检测信号。核心电路自然是Robocon的硬件精华，我们现在所使用的DSP+CPLD似乎是2011年才开始使用（2010年的电路板还是核心板+接口板设计思路）。这两块PCB用到大量芯片，包括接口扩展、反相滤波、移位寄存器、电压转换等。每一种芯片的资料都可以在控制组资料汇总里面找到，本文档里面就不加赘述了。 针对某些特殊的外设，还有单独的驱动电路。现有的驱动电路板有： 舵机驱动板 执行电机驱动板（购置的现成产品） 陀螺仪驱动板（由万用板自制） 开关板（由万用板自制） 电磁阀驱动板 光电开关驱动板 红外驱动板（2013年未使用） 液晶屏控制板 主控板（DSP） 主控板现存两个版本，由张成修改于2012.6.6的主控板简称新板，之前的主控板简称旧板。 主控板提供了24V电源接入口，8路24V激光传感器接口，30路3.3V自由IO口（低有效，其中20路接口扩展至资源板），12路BRAKE信号输出口，1路RS232接口（扩展至资源板，通常用于陀螺仪）以及DB9手柄接口。 新板上还提供有5V电源接入口。 24V电源接入口 （图丑见谅） 如图为电源接入电路简图。24V接入后可直接为激光传感器供电，LM2576将24V降压至5V后为光耦提供上拉电压（后面将详述）。而24S05电源模块将24V隔地降压至5V后，分别经AMS1117转为3.3V作为上拉电压，经TPS767D318转为3.3V和1.8V后为DSP供电。 注意： 旧板中，电源接入接口（3.96mm的2口）的GND被隔开，实际使用时需要将接入口的GND与主控板上其它任一GND短接。 新板中，主控板开关不能阻断激光传感器的供电接口。即，电源接入口一旦接入24V电源，激光传感器接口的VCC和GND就会出现24V压差，不能由主控板开关控制。（当然实际使用的时候，主控板的开关通常一直闭合，供电由开关板的开关来控制。） 拆卸24S05时不可使用热风枪，否则24S05的外壳可能熔化，另外拆卸时注意不要暴力拆除，否则可能将主控板上的焊盘扯掉。 新板中，电源部分的电解电容焊接需注意电容不可过高，否则主控板将无法与资源板拼接。 电源部分几乎是主控板最容易出问题的部分，如果遇到主控板不能正常工作，首先从电源部分开始检查（后面将详述）。 现存问题： TPS767D318的外部稳压电路过于简陋，导致输出电压存在毛刺。TPS767D318是高质量的电源芯片（自然也是高价格），如果没有高质量的外部稳压电路，就不能发挥出它最好的效果。外部稳压电路建议参考TPS767D系列的用户手册。 24V激光传感器接口 如图为24V激光传感器接口简图（单路）。激光传感器接口的信号端与LED（图中未画出）的阴极相接，LED的阳极与TLP521的二极管端阴极相接，TLP521的二极管端阳极接5V上拉，上拉电压由LM2576提供。TLP521的晶体管端集电极接DSP的GPIO口（GPIO口均有上拉），射极接地。 信号检测原理：激光传感器检测到障碍，回发有效信号时，信号端会拉低，此时TLP521的二极管端出现压差，指示用LED发光，同时晶体管端出现电流，GPIO口电平被拉低。因此，激光传感器回发检测到障碍时，GPIO口会检测到低电平。 注意： LED焊反或坏掉，则该路将不可用。 3.3V自由IO口 3.3V自由IO口的连接比较简单，就不画示意图了。 信号检测原理：外部传感器发回低电平时，指示LED将会发光，同时GPIO口会检测到低电平。 注意： LED焊反或坏掉，则该路将不可用。原理图上LED连接是反的，焊接时需特别注意。 由于PCB尺寸限制，有20路3.3V自由IO被扩展至资源板上，但其指示灯仍在主控板上。 3.3V自由IO口未提供3.3V电压，仅能用于有效信号为低电平的外设。 BRAKE信号输出口 如图为BRAKE信号输出口简图。右侧GPIO与DSP的GPIO口相连，左侧，即74ALVC164245的输出口经一电阻限流后引出，用于对电机驱动器输出BRAKE信号。 注意： BRAKE信号输出口的GND与资源板上PWM输出口的GND是短接的，连接电机驱动器时只需将其中一个GND与驱动器的GND相连即可。 RS232接口 RS232接口电路连接比较简单，但MAX232的电平转换需稍作说明。 如图为MAX232单路收发电平转换示意图。左侧（TTL）与DSP相连（逻辑1为3.3V，逻辑0为0V），右侧与使用RS232协议的外设相连。每个MAX232均有两