Elektronik, Kommunikation, Regelung

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Elektronik, Kommunikation, Regelung

• Projekt RoboCup -- Fußballspielende Roboter
• Kirill Koulechov
• 23.10.01

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Elektronik

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

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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.)

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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/Os (LEDs, Jumper etc)

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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)

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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 gt
  schnell
• Minus begrenzte Möglichkeiten (kein Rückkanal),
  schwierig zu debuggen (genaue Timings)

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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!

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Elektronik Regelkreis

• Regelung
• Führungsgröße Motorgeschwindigkeit
• Meßgröße Ticks
• Störgröße Schlupf, Reibung, ....
• Meßrauschen zu vernachlässigen

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Elektronik Regelung

• Regelung versucht, einen vorhandenen Fehler durch
  gegenlenken auszugleichen
• Räder werden getrennt geregelt

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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

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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)

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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)

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Elektronik Was tun?

• Weitere Sensoren
• IR-Maus (Messung des optischen Flows)
• Ultraschall-Sensoren (für F2000-Prototypen)
• Servo-Ansteuerung
• Motoren für F2000-Prototypen
• neue Schussvorrichtung