Elektronik, Kommunikation, Regelung Projekt: RoboCup -- Fußballspielende Roboter Kirill Koulechov 23.10.01

Elektronik Was ist wichtig? Viele I/O‘s: Ansteuerung der Motoren, Einlesen der Sensordaten, Servoansteuerung, Kommunikation, Signaldioden ... Größe des Mikroprozessors mit allen benötigten Modulen Speicher, Geschwindigkeit Arbeitsumgebung: Assembler, Compiler, Debugger...

Elektronik: Mikroprozessor Mikroprozessor aus Motorola M68HC12-Familie (68HC912DG128): 16Bit-Prozessor mit 8MHz, 5V: ein 16-Bit Accumulator (zwei 8-Bit Acc.), zwei Indexregister, etc Speicher: 4 x 32KB flash EEPROM: Programmcode 8KB RAM: Stack, Variablen 2KB EEPROM: nichtflüchtige Daten (Einstellungen etc.)

Elektronik: Mikroprozessor flexibles Timer-Modul (8 Kanäle) 4 PWM Kanäle: 2 Hardwaregezählte Tickcounter, 2 bei weiteren Motoren müssen 2 weitere in SW realisiert werden (z.B. ein Interrupt pro Tick) 2 (asynchrone) serielle Schnittstellen, z.B. Hin- und Rückkanal viele viele I/O‘s (LED‘s, Jumper etc)

Elektronik: Mikroprozessor Entwicklung: Assembler für CPU12 evtl. C mit Codewarrior assemblieren, linken, laden mit Debugger Schwierigkeit: langer Testzyklus low-level Programmierung (Vor- und Nachteil) Hardware ist sensibel (z.B. Systemzustand nach Reset)

Elektronik: Kommmunikation Funkmodul: FM-Transceiver FM200: 15 Kanäle im Bereich von 433,2MHz bis 434,6MHz Als Sender und Empfänger einstellbar Low-Level: Plus: keine komplexen Softwareschichten => schnell Minus: begrenzte Möglichkeiten (kein Rückkanal), schwierig zu debuggen (genaue Timings)

Elektronik: Kommunikation Wg. Synchronisierung muß Manchester-Code verwendet werden (für jedes Datenbit zwei Bits versenden, das 2. negiert) Alternativen: DECT (2,4GHz): wg. bestimmter Eigenschaften evtl. nicht zur Befehlsübertragung geeignet Bluetooth (2,4GHz): theoretisch ideal, noch keine funktionierende Lösung zuverlässige Kommunikation ist sehr wichtig!

Elektronik: Regelkreis Regelung: Führungsgröße: Motorgeschwindigkeit Meßgröße: Ticks Störgröße: Schlupf, Reibung, .... Meßrauschen: zu vernachlässigen

Elektronik: Regelung Regelung versucht, einen vorhandenen Fehler durch „gegenlenken“ auszugleichen Räder werden getrennt geregelt

Elektronik: Regelung PID-Regler: P(proportionaler) Anteil: „Je größer die Regelabweichung, umso größer muß die Stellgröße sein“ I(integraler) Anteil: „Solange eine Regelab-weichung vorliegt, muß die Stellgröße verändert werden“ D(differentieller) Anteil: „Je stärker sich die Regelabweichung verändert, umso stärker muß die Regelung eingreifen“

Elektronik: Programm 1. Pollen der seriellen Schnittstelle 2. gültige Daten werden gespeichert 3. wenn keine neuen Daten, Log-Daten senden (z.Zt. per Kabel an 2. seriellen Schnittstelle) 4. Regelung wird Timer-gesteuert jede 8ms, arbeitet auf letzten gültigen Daten 5. Programmüberwachung mit Watchdog (Reset wenn nichts passiert)

Elektronik: Was tun? Kommunikation: Rückkanal, Hinkanal? Hardware: testen Software: user-freundlicher machen (Einstellungen, Signale), in C programmieren? Regelung: keine getrennte Regelung der Räder Regelung auf höherer Ebene (primitiven, keine Geschwindigkeiten)

Elektronik: Was tun? Weitere Sensoren: Servo-Ansteuerung IR-Maus (Messung des optischen Flows) Ultraschall-Sensoren (für F2000-Prototypen) Servo-Ansteuerung Motoren für F2000-Prototypen neue Schussvorrichtung