利用STM32L4平臺(tái)優(yōu)化自平衡滑板車的核心

Hublex Gyropod 是一款自平衡電動(dòng)滑板車，專為專業(yè)人士打造，圍繞 ST 組件打造，以提高其堅(jiān)固性和效率。因此，它是一個(gè)很好的例子，說(shuō)明我們的整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)如何將這種車輛的性能推向“更高的地方”。由法國(guó)公司Hublex設(shè)計(jì)，其 Gyropod 協(xié)助員工在廣闊的區(qū)域工作，如機(jī)場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)、商場(chǎng)等。因此，無(wú)論用戶的體驗(yàn)水平如何，它都必須安全、可靠、輕便且易于使用有了這樣的產(chǎn)品，還是他們的體型。因此，Gyropod 可以達(dá)到 12 公里/小時(shí)，寬 40 厘米（1.3 英尺），重量?jī)H為 12 公斤（26.5 磅），盡管其巨大的轉(zhuǎn)向桿旨在幫助騎手保持平衡并更好地控制系統(tǒng)。

根據(jù)英菲尼迪研究，到 2020 年，自平衡滑板車市場(chǎng)將接近 10 億美元。這種交通方式越來(lái)越受公眾歡迎，懸浮滑板的出現(xiàn)提高了它在年輕人群中的吸引力。然而，這些電動(dòng)滑板車可能對(duì)希望改善工作條件和提高生產(chǎn)力的公司產(chǎn)生更重大的影響。問(wèn)題在于，將設(shè)計(jì)組合在一起可能極具挑戰(zhàn)性。

優(yōu)化自平衡滑板車的核心

為了更好地處理與自平衡滑板車相關(guān)的安全性和效率限制，Hulex 使用STM32L476RG作為其主要微控制器 （MCU）。其寬工作電壓范圍（1.71 V 至 3.6 V）意味著它可以與各種電池一起使用，這意味著同一組件可以適應(yīng)多種設(shè)計(jì)。此外，其在待機(jī)模式下的功耗僅為 120 nA，在關(guān)機(jī)模式下僅為 30 nA空閑時(shí)可以節(jié)省大量能源，這是一種常見(jiàn)的情況，因?yàn)樵O(shè)備通常只是等待用戶跳上。最重要的是，在使用時(shí)，這款 STM32L4 的平均電流消耗僅為 39 μA/MHz，這使得 MCU 在 ULPMark 中達(dá)到了 220 分，使其成為同類產(chǎn)品中效率最高的微控制器之一，僅被新推出的STM32L4+超越。

STM32L4 平臺(tái)提供的另一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)是其使用 CAN 協(xié)議的先天能力。MCU 的控制器局域網(wǎng)與 2.0A 和 B（有源）標(biāo)準(zhǔn)兼容，可達(dá)到高達(dá) 1 Mbit/s 的速度。這對(duì)于 Gyropod 尤其重要，因?yàn)檫@意味著不同的組件，例如設(shè)計(jì)中其他部分使用的 STM32F0，可以相互通信，而不必通過(guò)中央處理器。此外，它通過(guò)在傳感器及其控制單元之間需要更少的電線來(lái)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。最終，它提供了一種快速有效的方式來(lái)管理基本功能，這解釋了為什么CAN 標(biāo)準(zhǔn)適用于每輛汽車，現(xiàn)在也適用于自平衡踏板車。

低功耗意味著新的可能性

正如我們上面所說(shuō)，Hulex 也使用 STM32F0：準(zhǔn)確地說(shuō)是兩個(gè)STM32F042C6，一個(gè)用于轉(zhuǎn)向命令鏈路，另一個(gè)用于電池管理。這種組件的主要優(yōu)點(diǎn)之一是它能夠提供特定功能，例如 CAN 接口，同時(shí)提供出色的性價(jià)比。由于使用了 Cortex-M0，該架構(gòu)易于編程，并且它提供了足夠的計(jì)算能力來(lái)執(zhí)行特定任務(wù)。

例如，Hulex 能夠使用它來(lái)運(yùn)行自己的電量計(jì)算法，以更好地估計(jì)電池壽命并提供更相關(guān)的用戶體驗(yàn)。畢竟，Gyropod 必須盡其所能確保它不會(huì)在旅途中耗盡果汁，這會(huì)破壞它的目的。因此，它必須及早提醒用戶，以確保他們?cè)谧詈线m的時(shí)間為設(shè)備充電。

超越硬件

Hublex 還決定使用 ST 加速度計(jì)和陀螺儀LSM6DSL。運(yùn)動(dòng)傳感和運(yùn)動(dòng)控制在自平衡中的重要性踏板車是顯而易見(jiàn)的，但不太明顯的是設(shè)備固有的復(fù)雜性，容易受到電池及其環(huán)境的大量干擾。然而，在其他競(jìng)爭(zhēng)較小的產(chǎn)品可能會(huì)失敗的情況下，LSM6DSL 在這種情況下蓬勃發(fā)展，這要?dú)w功于它的抗干擾性和提供更高準(zhǔn)確度的低噪聲模式。這將確保該系統(tǒng)能夠提供更平穩(wěn)的行駛和更精確的調(diào)整。所有這一切都發(fā)生在傳感器在正常模式下僅消耗 0.4 mA 而在高性能模式下僅消耗 0.65 mA 的情況下。因此，該板可以使用更小、更實(shí)惠的電源組件。

最后，Gyropod 使用 ST 的 MotionFX 庫(kù)，該庫(kù)從許多不同的傳感器獲取結(jié)果，并使用融合算法來(lái)提高最終產(chǎn)品的精度和性能。這個(gè)庫(kù)以及許多其他類似的庫(kù)是開(kāi)放的、免費(fèi)提供的，并且文檔齊全，帶有開(kāi)源應(yīng)用程序和示例代碼，這一事實(shí)確保了像 Hublex 這樣的公司可以立即啟動(dòng)其開(kāi)發(fā)。能夠依賴 ST 實(shí)現(xiàn)如此復(fù)雜的功能意味著團(tuán)隊(duì)可以花更多時(shí)間優(yōu)化產(chǎn)品的其他部分，以多種方式對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。歸根結(jié)底，Gyropod 體現(xiàn)了 ST 生態(tài)系統(tǒng)真正卓越的特點(diǎn)：它能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)的各個(gè)部分結(jié)合在一起，使最終產(chǎn)品比以往任何時(shí)候都更遠(yuǎn)。

審核編輯：郭婷