stm32学习学习——两轮平衡小车之硬件设计两轮平衡小车之硬件设计
学习一种单片机最快的方式莫过于用它实际制作一个作品了，前些天看到有人在玩平衡小车，感觉非常有趣，
于是就决定自己动手制作一个基于stm32的两轮平衡小车。从电路板设计，到程序编写，一步一步的，希望自己
在这个过程中有一定的收获。
这篇文先写最开始的电路设计，之后会更新后续的代码编写和小车调试。
电路设计的基本过程一般是这样的：需求分析——元件选型——原理图设计——PCB设计——焊接调试。
需求分析：在这里，主要是确定小车需要哪些模块、外设或接口。首先，stm32最小系统是必须的，这是小车控制的核心。然
后小车的两个轮子需要两个H桥驱动和编码器接口。需要陀螺仪感知小车的姿态（包括倾角，转向角，角速度等）。需要一些
调试和指示用的外设（蜂鸣器，LED等）。需要电源电路为系统供电。需要电池电压采集电路来实时采集电池电压，做低压报
警，防止电池过放。需要下载接口和调试用的串口。基本就是根据自己想要实现功能，然后确定需要那些部分的电路。
元件选型：为需要的各个部分电路选择元件，一般来说，主要是选择何种型号、什么封装的芯片，对于一些比较特殊的电路，
即使是电阻电容这样常见的无源器件也需要认真选择，然而平衡小车的电路中并不需要一些高精度或很高速的电路部分，所
以，下面主要介绍如何选择各个电路部分的主要芯片。
1.最小系统：考虑到小车的主控板可以作为今后做四轴或其他更高级的机器人的基础电路，所以主控选择了
stm32F405RGT6，这款主控是M3内核的，主频可以达到168M，有丰富的外设资源可以使用，性能非常强悍，非常适合以后
的开发和拓展。
2.电机驱动：小车的两个轮子电机需要两个H桥驱动。驱动的选择和电机的参数紧密相关。我选用的电机的正常工作电流
360mA，并且考虑到小车在正常情况下基本不会出现赌转的情况，并且为了尽量减小PCB板的面积，所以选择了东芝的电机
驱动芯片TB6612，该芯片有两个集成的H桥，可以同时驱动两个电机，每个H桥可以持续输出1.2A的电流，PWM频率可以到
100kHz，芯片的供电电压最大可以到15V，适合用3S电池供电，并且芯片封装很小，节省PCB面积。
3.电源电路：主要考虑输入电压、输出电压、输出电流等。小车电池采用3S锂聚合物电池，放电率25C，以后做四轴还能用。
电池的满电电压12.6V左右，电路中需要5V和3.3V的电源，因此需要选择两款款芯片将12V电压降压到5V，然后再将5V降压
到3.3V。12V-5V的芯片可以选择MPS公司的DCDC降压芯片MP2482，该芯片支持最大5A电流输出，最大28V电压输入，0.8
至25V可调电压输出，符合需求。5V-3.3V选用常见的AMS1117-3.3。
4.陀螺仪：选用MPU6050模块，模块自带了软件滤波算法，采用串口对外输出数据，在115200波特率的情况下，每秒钟可以
输出100帧的数据。
原理图设计：
1.最小系统：包括stm32f405rgt6，晶振电路，复位电路。R2和R3用于配置启动方式。C9和C12是单片机内部电源变换部分的
滤波电容。最小系统基本都是一样的，按照常用的电路设计一般没有错。那几个电容式芯片的去耦电容，注意一下，模拟电
压、模拟地和数字电源、数字地之间用磁珠隔离，防止数字电路的高频噪声影响到模拟电路的精度。
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