本系列以輪式平衡移動(dòng)機(jī)器人為例，將使用基于模型設(shè)計(jì)（MBD）方法進(jìn)行介紹，涉及基礎(chǔ)硬件、軟件、控制算法等多方面內(nèi)容，結(jié)合MATLAB/Simulink的強(qiáng)大仿真能力和代碼生成能力輔助設(shè)計(jì)！在此過(guò)程中可以系統(tǒng)了解開(kāi)發(fā)全流程，學(xué)習(xí)到各種知識(shí)！

一、軟件配置

1、MATLAB/Simulink

很熟悉，不再贅述，也可見(jiàn)以下系列

《Simulink系列》專欄

第2和3都可以看作軟件包，服務(wù)于Simulink。

2、controlSUITE

是TI（德州儀器）為C2000開(kāi)發(fā)者提供的資料庫(kù)和參考工具包。其中C2000每個(gè)型號(hào)都有對(duì)應(yīng)的樣例、手冊(cè)和設(shè)計(jì)指導(dǎo)，還有各種開(kāi)發(fā)板平臺(tái)的原理圖、PCB圖和使用說(shuō)明。安裝該軟件的目的是在生成代碼的過(guò)程中，matlab可直接從中找到編譯時(shí)所需的頭文件、庫(kù)文件和支持代碼。與Code Composer Studio一樣的安裝路徑，都在c或d盤(pán)的ti文件夾

安裝步驟這個(gè)博客寫(xiě)的很詳細(xì)https://blog.csdn.net/weixin_42042288/article/details/110044979

軟件主頁(yè)面如下：

3、Embedded Coder Support Packages?

全稱Embedded Coder Support Packages for Texa Instruments C2000硬件支持包，能夠生成一個(gè)實(shí)時(shí)可執(zhí)行文件，并將其下載到TI開(kāi)發(fā)板。自動(dòng)生成C代碼，并在方框圖中插入I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。這個(gè)可以在matlab主頁(yè)面，直接找到獲取硬件包下載。

它其實(shí)可看作C2000 Simulink開(kāi)發(fā)工具包，打開(kāi)Matlab軟件，單擊“附加功能”下的三角，然后單擊“獲取硬件支持包”，這時(shí)一般會(huì)出現(xiàn)matlab檢測(cè)不是正版無(wú)法下載的情況（需要續(xù)訂），這時(shí)需要用另外的方法。

其他方法https://blog.csdn.net/qq_32892383/article/details/130630557

把下載的setup放在工程目錄下，雙擊即可啟動(dòng)安裝。

4、Code Composer Studio（CCS）

是一個(gè)代碼調(diào)試器，代碼設(shè)計(jì)套件，縮寫(xiě)為CCS，可提供強(qiáng)大的核心功能與便捷的配置和圖形可視化工具。包含一整套開(kāi)發(fā)和調(diào)試嵌入式應(yīng)用的工具，包含使用于每個(gè)TI器件系列（德州儀器的模擬器件）的編譯器、源碼編輯器、項(xiàng)目構(gòu)建環(huán)境、調(diào)試器、描述器、仿真器等。集成了DSP代碼生成工具、數(shù)據(jù)傳輸工具等，主要用于生成可以燒寫(xiě)進(jìn)芯片的執(zhí)行文件，這是純matlab所不具備的。

CCS下載官網(wǎng)https://www.ti.com/tool/download/CCSTUDIO/9.0.1.00004

點(diǎn)擊接受

路徑中c可改為d，但是其他最好別改，防止后續(xù)與matlab互相讀取數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。

這里只選擇C2000 real time MCUs，如果有其他需要可以多選。

這里保持默認(rèn)即可，有需要可以多選。

點(diǎn)擊finish，完成安裝。

軟件界面如下：

在CCS軟件中可以添加2，3兩個(gè)包

總結(jié)下來(lái)我們下載的app有兩個(gè)：MATLAB/Simulink和Code Composer Studio（CCS）、軟件包兩個(gè)：controlSUITE和Embedded Coder Support Packages?！

二、硬件準(zhǔn)備

使用軟件平臺(tái)（算法和模型）搭建而成代碼需要在硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，硬件平臺(tái)主要分2部分：

1、機(jī)械部分

鋁合金板若干、電源（充電寶）、電動(dòng)機(jī)、編碼器、輪胎、安裝支架、緊固件若干、排線、數(shù)據(jù)線等。這些用于承載控制板，保證實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定性和可靠性。

2、電控部分

（1）主控制板：運(yùn)行控制程序，實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)的輸出與外部電平的采集。包括仿真電路與主控芯片，保證主控板在脫離其他模塊時(shí)也能獨(dú)立仿真與程序的運(yùn)行，所有功能引腳通過(guò)Forest S1引腳引出。

主控芯片選擇TIC2000系列 DSP控制芯片 TMS320F28069。JTAG 相關(guān)引腳 與 FT2232 相連,除 了 LED 燈 與 KEY 用 到 的 I/O 口 以 及 CAN connector接口，其余功能引腳引到主控板的P2和P3處（見(jiàn)Forest S1部分示意圖）。

仿真電路采用的是 XDS100V2 仿真器，對(duì) TI全系列芯片兼容。首先將 USB 口的5V 電壓通過(guò) TLV1117LV33電壓轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換到3.3V 為主控 TMS320F28069芯片以及 USB轉(zhuǎn)串口芯片 FT2232H 供電，仿真電路與主控電路通過(guò)多通道的數(shù)字隔離芯片ISO7240、ISO7231與主控電路進(jìn)行電磁隔離，保證主控電路的穩(wěn)定運(yùn) 行；其中93LC56BT-IOT 為2KB的 Microwire兼容串行的 EEPROM，用于存儲(chǔ)燒寫(xiě)的仿真器固件。

（2）電源板：將鋰電池的電壓轉(zhuǎn)換到主芯片、驅(qū)動(dòng)芯片及傳感器合適的工作電壓。充電寶的輸出電壓一般為12V，使用 XL2596S 將 12V 轉(zhuǎn) 化 為 5V，使用 TLV1117LV33將5V 轉(zhuǎn)化為 3.3V。得到的5V 與3.3V 通過(guò) ForestS1引腳對(duì)外輸出，而12V 則單獨(dú)通過(guò)tb1向電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)板輸出。

（3）驅(qū)動(dòng)板：驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。結(jié)合有刷直流電動(dòng)機(jī)的原理,平衡移動(dòng)機(jī)器人采用的是 TI公司的 TB6612系列的有刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。TB6612電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片有兩個(gè)全橋電路可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī),其中一個(gè)簡(jiǎn)單的PWM 接口便可以方便地對(duì)控制器電路進(jìn)行接入,峰值輸出電流 為2A,寬電源電壓范圍為2.7~10.8V。

（4）傳感器模塊：陀螺儀加速度計(jì)傳感器、藍(lán)牙通信模塊、顯示器。

加速度計(jì)傳感器使用Invensense公司的 MPU6050系列芯片，集成了三軸加速度 計(jì)和陀螺儀,可實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)方向角度和速度的解算。通過(guò)IIC 接口可以進(jìn)行3個(gè)方向的加 速度信號(hào)和角速度信號(hào)的讀取。

藍(lán)牙串口采用的是德州儀器的 CC2541系列芯片,支持 AT 指令,功耗低,收發(fā)靈敏度高,具有寬泛的電源電壓范圍,不使用外部前段 而支持長(zhǎng)距離應(yīng)用,可以通過(guò)藍(lán)牙4.0協(xié)議快速地與手機(jī)、計(jì)算機(jī)等設(shè)備建立連接,從而接 收串行數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控。

顯示器采用OLED。

（5）Forest S1控制底板：其引腳引出各種外設(shè)的功能接口，集成度高，使用便捷，示意圖如下。

其引腳與主控芯片的連接關(guān)系如下：

硬件部分的準(zhǔn)備成本太大，可以先不用硬件，先熟悉整個(gè)開(kāi)發(fā)流程即可，后續(xù)可需求軟件平臺(tái)進(jìn)行硬件仿真！

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