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帶有電機控制器以及用于教育目的的可視化編程和控制軟件的低成本 STM32 電路板。
項目描述
該項目是一個用于教育應用的機器人平臺。它包括一個搭載了時鐘主頻為 100MHz 的 STM32F411 芯片的機器人板，該芯片支持 12 路模擬輸入，有 16 個 PWM 引腳（其中 12 個管腳連接到集成在芯片內部的電機控制器上）、7 個數(shù)字引腳（可用作中斷）、兩個串口、1 個 spi 接口和 1 個 i2c 端口。該平臺還含有可視化編程軟件和控制軟件，可以與電路板密切配合，它通過藍牙進行無線操控，可以運行在低成本的計算機上（除了 Mac、Windows 和 Linux 之外，它還可以在樹莓派 3 上流暢運行）。
項目細節(jié)
原動力
這個項目的開發(fā)者叫 Joshua Grauman?？纯此麑椖康慕榻B吧：
我住在洛杉磯中南部，和家人一起搬到這里，在一個資源貧乏的社區(qū)里給學生們提供幫助和機會，尤其是兒童教育。我們一直活躍在當?shù)氐母鱾€公立學校，主要運營項目有兒童成長營、面向青年團體的課后計劃。我運營過一個用于課后教育的機器人項目。我想要一個用來教編程的低成本機器人系統(tǒng)，這個機器人不僅包含可視化編程，還能展示可視化編程的視覺呈現(xiàn)效果和實際生成的代碼之間的對應關系。這個系統(tǒng)需要和日常教學課程配合良好，不會讓初學者因為難學而感到沮喪。我同時還希望這個系統(tǒng)可靠、可擴展、開放、簡單。但是我一直沒有找到一個可以滿足我的需求的低成本系統(tǒng)，于是我開始著手親自動手設計它。在對硬件和軟件進行了多次修改之后，我終于有了這樣一個可以滿足如下目標的工作原型系統(tǒng)：
·經過驗證的具有高可靠性、高可配置性和可升級性的技術 - 基于 STM32 和 mbed；
·從初學者到高級用戶，都可以使用同一個平臺 – 可視化編程和文本編碼之間可以直接對應；
·可針對每個學習環(huán)境或硬件設置進行定制 - 為給定的傳感器 / 設備預先構建了一些可用板塊；
·適應任何教學課程 - 可以根據學生水平分配不同的學習板塊，以便初學者不會淹沒在所有概念的海洋里；
·低成本和易于管理 - 兼容樹莓派 3，圖像可以復制；
·高可靠性 - 所有系統(tǒng)都不依賴于互聯(lián)網 / 云；
·高速 - 所有系統(tǒng)都運行編譯生成的原生二進制文件，沒有模擬器或兼容層；
·適合兒童使用 - 彩色編碼板，輸入 / 輸出與傳感器 / 設備匹配。
特征
·基于功能強大的 32 位 ARM 微控制器和 mbed 庫；
·開放式硬件和軟件，可輕松擴展到多種類型的傳感器和設備上；
·通過藍牙無線通信進行編程和控制；
·可定制的編程和控制軟件（輕松添加新模塊或控件）；
·多平臺軟件可以本地運行在低成本硬件上（包括樹莓派 3）
硬件
·支持 6 個直流電機、12 路模擬輸入、7 路數(shù)字 IO、4 路額外的 PWM 輸出、2 個串口、多個 I2C 器件、SPI 等等；
·內置無線編程，有復位鍵和暫停鍵；
·所有端口都采用顏色編碼，并與傳感器 / 設備相匹配，以利于連線；
程序直接運行在時鐘主頻高達 100MHz 的 32 位 ARM 處理器上，可實現(xiàn)有效、復雜的程序；
系統(tǒng)基于 STM32 和功能強大的 mbed 庫，所以電路板和軟件支持硬件中斷、定時器、回調函數(shù)、串口 /I2C/SPI 通信、PID 控制、字符串操作等。
可視化編程軟件
可視化編程軟件是該機器人平臺的核心。它可以從可視化的編程組塊直接生成文本形式的 C++代碼。學生可以輕松地開始對機器人系統(tǒng)進行編程?？梢孕薷乃薪M塊或使用基于文本的配置文件添加新組塊，從而輕松地將新的傳感器或設備添加或擴展到系統(tǒng)中。每個組塊都被分配了不同的“級別”，對應不同的學習深度，以便循序漸進地設計課程，逐步引入新的功能和概念，而不會讓初學者在眾多概念面前感到壓力。生成的代碼的顏色編碼和可視化的組塊保持一致，以方便查看可視化編程是如何轉換為實際代碼的。您還可以選擇具體的可視化組塊以查看與之對應的代碼。這套軟件是完全可定制的，可以完全重新配置，甚至生成其他系統(tǒng)的原生代碼（如 Arduino）。該軟件支持的功能包括保存 / 打開、導入 / 導出、縮放、復制 / 粘貼、打印、注釋、執(zhí)行功能，以及編程、暫停、復位和控制電路板。
可視化控制軟件
通過可視化控制軟件，計算機可以在界面上通過串行通信（這里是藍牙）和機器人平臺電路板建立連接。控制軟件界面外觀亮麗，學生一看就能想象出這個系統(tǒng)的各項功能，并能夠輕松地實現(xiàn)完全控制（哪個學生不喜歡花里胡哨的遙控界面呢？）。無論連接什么樣的傳感器或系統(tǒng)，都可以通過控制軟件界面設置輸入或輸出，進行完全控制或者讀取電路板的反饋數(shù)據。和可視化編程軟件一樣，可視化控制軟件可以使用高度可配置的文本文件變換外觀。你可以控制每個按鈕和撥盤的外觀、樣式和幾乎所有方面的效果。你可以輕松創(chuàng)建全新的刻度盤并更改所有控件的位置和大小。每個按鈕或撥盤可以同時顯示多個數(shù)據來源，也可以同時發(fā)送多個數(shù)據輸入。
本文源自 Hackaday.io，原文可打開鏈接查看：https://hackaday.io/project/90613-visual-robotics-platform
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