一些做“飞卡智能车”时候的总结

写在前面的话:

      很有幸带队参加了11-14届的全国大学生智能车竞赛，经历了从”飞思卡尔杯”到“恩智浦杯”的转变。由最初的摄像头组，到最后的六个组别都有涉及（没有涉及创意组有点小遗憾）；由最初的淘汰于省赛，一个弯道都过不去，到最后的电磁三轮，电磁直立组西部一等，摄像头四轮全国13名。我本人无论从技术上，还是带队经验上，乃至团队管理上都收获颇丰。
      在我看来，智能车比赛真的是一个很好的本科入门级比赛，在这里，有一个相对良好的生态。智能车制作，山外论坛上80%的帖子我都看过，卓晴老师的公众号更是一个不拉（至今也常看），有些学生的提问，卓老师的回复更是反复的刷。还有正点原子，凡亿PCB论坛，以及逐飞科技，蓝宙电子，龙邱，泰庆，呆萌侠等等淘宝电商的QQ维护。都使得这个不算大也不算小的国内智能车圈异常的活跃。
      除了良好的生态，一个简单的小车控制，融合了基础的C语言操作，PCB基础入门操作，车模机械结构分析，以及自动控制原理中PID控制，多传感器简单融合等诸多操作，也算麻雀虽小，五脏俱全了。
      比赛中和卓晴老师也简单聊过几句，在此也感谢竞赛组委会的付出，也感谢学院多位老师的支持和配合。使得一批又一批的智能车人能够在实战技术中快速成长起来。为后续的发展奠定基础。（当然，也可以看到，很多智能车人都成了苦逼的技术人员，在社会的电子科技大军中崭露头角）

一些零碎的总结：

     实际制作过程中，太深的理论很少涉及，大多是基础操作，但是小tips还是蛮多的，有时候一个不注意就要卡好久。趁着最近在整理总结，不妨发出来。（没有什么逻辑上的先后顺序，看到哪写到哪，看到多少写多少，只是以前的整理）

1. 功放不做成贴片元件在于输出功率问题，贴片元器件的功率一般较小；
2. 20mil线宽–>1A电流，0.5mm过孔–>1A电流
3. 丝印常见规格搭配 5/24 , 5/30, 6/45
4. 原理图绘制，格点修改为5mil, view->grid;
5. 原理图检查选项中，将悬浮网络，单端网络，修改成致命错误，然后编译；
6. PCB板框的选取：先选取任一线段，然后按下TAB，则和他相关联的线段都会选中；
7. 焊盘上不要打孔，容易出现漏锡和立碑；
8. 敷铜完之后要进行割铜操作，防止天线效应；
9. Shift + H 关闭左上角的信息栏；
10. 画板子时，先把丝印改成10/2 mil，然后统一移动到器件中间进行操作；
11. 敷铜可以直接选择实心铜，注意间距设置好，同时GND回路要加粗，通过规则设置；
12. 过孔最好统一进行盖油处理，选择Solder Mask Tenting;
13. 钻孔的板厂能力：0.3mm，即 12/24mil, 过孔大小选择为 $x$ -->$2x$$\pm$ $2$mil， 举个例子： 12 -->12*2 $\pm$ 2 即可选12/24 mil;
14. 如果快捷点有冲突，在工具栏找到custom ->快捷键排序，找到对应的快捷点，然后取消固有的快捷键即可；
15. 扇孔的好处：1）缩短回流路径；2）打孔占位；
16. 走线的时候要求回路，即包裹面积尽量小，这样对外吸收的辐射小；
17. 一般情况下，阻抗要求 100$\Omega$,USB差分线为 90$\Omega$
18. 缝合地过孔，减小回流路径，天线部分用地过孔包裹；（晶振同理）
19. 调整丝印的时候，只打开丝印层，阻焊层，板框层即可；
20. 丝印到丝印 2-4mil 即可；
21. 规则中阻焊外扩2.5mil。 反焊盘8-10mil即可，反焊盘太大会造成，当过孔密集时，容易有孤岛；
22. 规则中阻焊到阻焊 4-6mil，天线 小于 2mil;
23. 在设计时应尽量让布线长度尽量短，以减少由于走线过长带来的干扰问题，特别是一些重要的信号线，比如时钟线，务必将其振荡器放在离器件很近的地方；
24. 为了减少线间串扰，应该保证线间距足够大。当线中心距不少于3W倍线宽时，则可保持70%的电场不互相干扰，成为3W规则。如要达到98%的电场不互相干扰，可使用10W的间距。
25. 电解电容滤除低频信号，独石电容，瓷片电容滤除高频信号；
26. PCB中同一网络的布线宽度要保持一致，线宽的变化会造成线路特征阻抗的不均匀，当传输的速度较高时会产生反射，在设计时应尽量避免这种情况；
27. TPS7350 小压差，最大电流500ma, KEA单片机，5V*15ma;
28. L298N 内含2个H桥，最高驱动电压为46V，总驱动电流为4A，每个H桥2A；
29. MC33886 驱动电压40V，驱动上限频率10Khz, 内部集成输出保护，可实时监测欠压，过温，短路等故障，最大驱动电流5A；
30. BTN8982 导通内阻$10m\Omega$；在25°下，上管内阻（5.3m$\Omega$）与下管内阻（4.7m$\Omega$）之和；限流77A，每个BTN驱动芯片内部集成一个上管（P沟道MOSFET）和下管（N沟道MOSFET）；
31. 功率开关器件MOSFET，开关速度可达KHz至MHz:
32. 由于电机驱动工作时电流较大，会在电机启动或突然加速时出现电池电压被拉低的现象，因此为了尽量降低电池电压的波动，需要设置低频滤波电容，主要用于能量缓冲；
33. register变量的注意事项：1）必须是能被CPU寄存器接受的类型；2）register变量可能不存放在内存中，所以不能用取地址符（&）；3）只有局部变量和形参可以作为register变量，全局变量不行；4）静态变量不能定义为register;
34. 电机在高频开关状态下的电磁干扰以及寄生电感产生高压，电弧现象—> 续流二极管；
35. 与前驱相比，后驱结构使车模转向能力更强，更有利于高速过弯。当然，后驱结构较前驱更容易出现车轮打滑的情况；
36. SD卡遵循SPI协议，要求时钟频率为100KHz~400KHz；SD卡本身为NAND FLASH芯片+ 控制芯片；SD卡的速度等级由Class标注，10为最快；SD卡共9pin，其中3根电源线，1根时钟线，1根命令线，4根数据线；SD的时序是以CLK的上升沿有效；SD卡初始化识别阶段，时钟频率400KHz, 数据传输过程25MHz (高速模式下50MHz)。Stm32系列支持SDSC<2G , 2G32G 不支持；
37. 阻焊层开窗的方法是切换到Top Solder或者Bottom Solder层，画线或者填充。尽量不要在元件底部去掉组焊层，否则被元件压住的部分无法上锡；
38. PCB完成后，一定记得DRC检查；
39. 根据智能车Logo的规则要求，可以在铜层放置完Logo后，在阻焊层开窗画一个矩形，让铜层字符露出来；
40. 板厚默认1.6mm;
41. 对于线性电源，调整管工作在放大区（三极管）或者可变电阻区（场效应管）；而对于开关管，调整管工作在导通和截止两种工作状态；
42. 电容的容抗$X_c=1/2\pi fc$，电容两端的电压不能突变；利用电容的容抗特性，如果把它串联到电路中，就可以使高频信号通过过一些，低频信号通过少一点；反之，如果把他并联在电路中，则高频信号被削弱的多一些，低频信号被削弱的少一些；
43. 大端模式：字数据的高字节存储在低地址中，而字的低字节存储在高地址中；小端模式反之；C51采用的是大端对齐；
44. 头文件的内容没有绝对的要求，其本身不参与编译；
45. 基于Cortex系列芯片采用的内核都是相同的，区别主要为核外的片上外设的差异，这些差异却导致软件在同内核，不同外设的芯片上移植困难。为了解决不同芯片厂商生产的Cortex微控制器软件的兼容性问题，ARM与芯片厂商建立了CMSIS（Cortex Microcontroller Software Interface Stardard ）标准。
46. STM32有三种启动方式，通过改变启动方式，STM32存储空间的起始地址会对齐到不同的内存空间上，一般情况下boot0必须连接到GND上；
47. 位带操作：将寄存器中相应位映射成一个32位的地址，这样可以单独对某一位进行操作。
48. $\pi$型滤波器包括两个电容器和一个电感器，它的输入和输出都呈低阻抗。因为器件排布情况而得名。$\pi$型电路因为元件多，所以其插入损耗特性比RC型及LC型更好。但是在开关电路中，可能会出现“振铃”现象，所以用时请注意。$\pi$型滤波有RC和LC两种，在输出电流不大的情况下用RC，R的取值不要太大，一般几欧姆到几十欧姆，其优点是成本低，其缺点是电阻要消耗一些能量，效果不如LC电路。滤波电容取大一点效果也不错；而LC电路中有一个电感，根据输出电流大小和频率高低选择电感量的大小，其缺点是电感体积大，笨重，价格高，现在一般的电子线路的电源都是RC滤波。
49. 去耦电容一般是接在正负电源之间，滤波作用；在对电源布线是，优先让电源导线经过去耦电容，可以1）本集成电路的蓄能电容；2）高频噪声。数字电路中典型的去耦电容值为0.1$\mu F$，这个电容的分布电感的典型值为5$\mu H$。即：0.1$\mu F$的去耦电容有5$\mu H$的分布电感，它的并行共振频率大约在7MHz左右，也就是说，对于10MHz以下的噪声有较好的去耦效果，对于40Mhz以上的噪声几乎不起作用。1$\mu F$，10$\mu F$的电容，并行共振频率在20MHz以上，去除高频噪声的效果要好一点。
50. 旁路电容：铝解电容和钽电容比较适合作旁路电容，一般为10~470$\mu F$
51. 功率放大器的主要指标：输出功率$P_0$，放大器效率$\eta$，总谐波失真THD，电源抑制比PSRR。THD：信号源输入时，输出信号（谐波及其倍频成分）比输入信号多出的额外谐波成分，通常用百分比表示。PSRR：PSRR值越大，音频放大器的音质就越好。
52. OpenMV–Arm cortex M7内核，216MHz, 512K RAM 。可以完成 侦差分算法， 标记跟踪，颜色追踪，人脸识别，眼动跟踪，光流，二维码检测，矩阵码检测，条形码，标记跟踪，直线检测，模板匹配，图像捕捉，视频录制等功能。
53. 有源晶振需要外接供电，无源晶振只接2个晶振引脚就可以了
54. 空心杯电机，无铁芯，效率高，重量轻，响应快，机械常数小于28ms。
55. 半导体三极管是通过基极电流控制集电极电流，属于电流型控制器件；场效应管是通过栅源之间的电压或电场控制漏极电流的器件，是电压控制器件，因而称为场效应管；从结构上，可以把场效应管分为结型（JFET)和绝缘栅（MOSFET，简称MOS）；
56. .crf交叉引用文件，主要包含了浏览信息，实现函数的跳转
57. RTOS实时操作系统，硬实时–>规定时间内必须完成；软实时–>处理过程中超时的后果不严格。
58. 本征半导体是纯净的晶体结构的半导体；将半导体变成本征半导体的原因是使材料导电可控；