認識 roboard 硬體
TRANSCRIPT
Outline1. 機器人電控系統架構 overview
2. RoBoard 硬體功能詳解
3. RoBoard I/O 介面保護原理
4. RoBoard 機器人應用 DEMO
機器人電控系統架構
機器人電控系統架構電控系統
驅動 (PWM, COM PORT(RS232, RS485, TTL…), I2C…)感測 (SPI, AD, I2C, USB…)電源通訊 (LAN, WIFI…)程式規劃
• Powerful, Tiny Computer dedicated to robotics applications
• Based on the Vortex86DX, a 32bit x86 CPU running at 1000MHz with 256MB DRAM
• Compatible with Windows, Linux and DOS • Open Source C++ Library for RoBoard‘s unique I/O functions (sensors, actuators, etc.)
RoBoard
PWMS1~S16LAN
COM 4(TTL, Half-duplex)
A/D
I2C / SPI
COM 3 (TTL, Full-
duplex)
COM 2 (RS-485)
USB
USB
Micro SDslot
JTAG SpeakerLine out
Mic in
Mini PCI
Power
PWMS17~S24
COM 1(RS-232)
RoBoard RB-100
1. 1000MHz, 256MB DDR22. PC compatible3. Build in PWM/GPIO 24Ch4. USB v2.0 ports 3 5. TTL COM ports 26. Audio connector
7. RS-232 port 1 8. RS-485 port 19. I2C Bus 10. SPI Bus11. Power consumption 5V@400mA (2W)12. DC 6V-24V
Size: 96 x 56mm
1. 1000MHz, 256MB DDR22. PC compatible3. Build in PWM/GPIO 16Ch4. USB v2.0 ports 35. TTL COM ports 26. RS-232 port 1
7. RS-485 port 18. FTDI Hi-Speed COM port 19. FTDI general serial port (COM, SPI, …) 110. I2C Bus11. Power consumption 5V@400mA (2W)12. DC 6V-24V
Size: 96 x 56mmRoBoard RB-110
COM 6(TTL, general function,
FTDI Hi-Speed)
COM 1(RS-232)
A/DCOM 5(TTL, Full-duplex,
FTDI Hi-Speed)
COM 4(TTL, Full-duplex)
COM 3(TTL, Full-duplex)
COM 2 (RS-485)
USB
LAN
I2C
Mini PCI
System Power
PWM S1~S16
Servo Power
Micro SDslot
JTAG
USB
Pin 1 Location(RB-100)
PWMS1~S16
LAN
COM 4(TTL, Half-
duplex)
A/D
I2C / SPI
COM 2 (RS-485)
USB
USB
Micro SDslot
JTAG SpeakerLine out
Mic in
Mini PCI
Power
PWMS17~S24
COM 1(RS-232)
: Pin 1
COM 3 (TTL, Full-duplex)
COM 6(TTL,
general function,FTDI Hi-Speed)
COM 1 (RS-232)
A/DCOM 5(TTL, Full-duplex,
FTDI Hi-Speed)
COM 4(TTL, Full-duplex)
COM 3(TTL, Full-duplex)
COM 2 (RS-485)
USB
LAN
I2C
Mini PCI
System Power
PWM S1~S16
Servo Power
Micro SDslot
JTAG
USB
Pin 1 Location(RB-110) : Pin 1
Power connector(RB-100)• DC 6V- 24V Input
Pin # Signal Name
LineColor
1 Vxx Red
2 GND Black
1 212
Power connector(RB-110)System Power Connector
Pin # Signal Name
1 System power
2 GND
Pin # Signal Name
3 Vxx
4 GND
1 2
3 4
1 2
3 4Servo Power Connector
Power connector(RB-110)System power
power supply for RoBoard internal DC 6V-24V
Servo power (Vxx)power supply for Servo motorsInput no limited, but recommend 24V
Power connectorConnection Example – use different power sources to avoid power interference of system & servos
Power connectorConnection Example – share the same power source if you want the same battery for power supply of both system & servos
Power connectorAfter connecting the Power/HD LED will light
Power LEDHard Disk LED(Micro SD card)
如果綠燈沒亮可能的原因有 :1.BOIS 沒有設定 SD 卡開機 2.CPU 燒掉了 3.LED 燒掉了
Power connector: 二極體
…
避免電流逆向
反插保護 ( 最大極限48V) ,防靜電,雷擊等…
DC to DC 的轉換器,會固定輸出 5V
PS : only RB100 DM118D and RB110
Pin # Signal Name
1 GND
2 Vxx
3 GPXX
1 2 3
3 2 1
PWM 24/16ch
PWM 24/16ch
S24S23S22S21S20S19S18S17
S16S15S14S13S12S11S10S9S8S7S5S4S3
S2S1
1 2 3
3 2 1
PWM 24/16chConnection Example
PWM
訊號的部分有加200 Ω 的電阻保護,但可能有”電阻分壓”的副作用。
靜電保護,保護CPU ,避免插超過 12V 的 VCC ,限流。
10V
a
b
A/D
電阻分壓
Vba
a10
Vba
b10
PWM Initial pull up/down switch
Pin Signal Name
Left PWM init Pull Down
Right PWM init Pull UP
PWM Initial pull up/down switch切換 switch 方向會決定開機時 PWM Pin 輸出為
High 或 Low ,直到 BOIS 執行起來後才會改用BIOS 的設定值 (BIOS 中預設 GPIO36 為 OUT 0 = Pull High) ,因為有些馬達 (EX:KONDO) 必須這樣設定後,內部才會切換至 PWM 訊號控制模式,否則不會對 PWM 訊號做反應。
但對某些 KONDO 馬達 (KRS4014) 仍然會無法起作用。
COM 1 / RS-232
Pin # Signal Name
Pin # Signal Name
1 DCD1 2 RXD1
3 TXD1 4 DTR1
5 GND 6 DSR1
7 RTS1 8 CTS1
9 RI1 10 VCC (5V)
9 7531
108642
9 7531
108642
COM 2 / RS-485
Pin # Signal Name
LineColor
1 GND Black
2 Vxx Red
3 RS485+ Other
4 RS485- Other
1 2 3 4
1 2 3 4
COM 2 / RS-485TX/RX RS485+/RS485- 為差分訊號,優點為抗雜訊,長距離傳送,速度較快差分訊號 :
TXDEN: 控制方向的 (in or out)
1 +5V-5V
0
+5V-5V
1+5V-5V 0+5V
-5V
COM 3 / Full Duplex TTL
Pin # Signal Name
LineColor
1 GND Black
2 Vxx Red
3 TXD3 Other
4 RXD3 Other
1 2 3 4
1 2 3 4
COM 4 / Half Duplex TTL(RB-100)
Pin # Signal Name
LineColor
1 GND Other
2 Vxx Red
3 TXRX4 Black
3 2 1
3 2 1
COM 4 / Half Duplex TTL(RB-100)COM 4 / Half Duplex TTL have two version --DM118A(DM118B, DM118C)--DM118D
check the version in the RoBoard-100
COM 4 / Half Duplex TTL(RB-100)
DM118A, DM118B, DM118C DM118D
COM 4 / Full Duplex TTL(RB-110)
4321
4321
Pin # Signal Name
LineColor
1 GND Black
2 Vxx Red
3 TXD4 Other
4 RXD4 Other
COM3 & COM4 are buffered:
Use COM 3/4 as Half-Duplex TTL(RB-110)
Use COM 3/4 as Half-Duplex TTL(RB-110)you can simply short TX & RX to get a half-duplex
COM port:
Ex. connect COM3/4 to DYNAMIXEL AX-12+
VxxTXD & RXD
GND
COM 3 / COM 4RB100 : COM3 TX&RX 分開, COM4 TX&RX 相接
RB110 : COM3 & COM4 TXRX 皆分開。RB100 舊版 COM4 電路為工業接法且沒加保護電路
, D 版後電路同 COM3 ( 但 TX&RX 相接 ) 。舊版在撰寫半雙工的應用程式時,必須知道傳送或接收
結束時間,才好切換資料傳輸方向,但由於在 XP 和Linux 下時不好控制,所以舊版 COM4 不建議使用。
在 RoBoard D 版中,改用大部分機器人控制板的做法,送的同時也接收,方法是在 TX&RX 線上各加上一個三態閘, 避免訊號打架即可。
COM 5 / Full Duplex TTL / FTDI Hi-Speed(RB-110)
Pin # Signal Name
Pin # Signal Name
Pin # Signal Name Pin # Signal
Name
1 GND 2 Vxx 3 TXD5 4 RXD5
1 2 3 4 1 2 3 4
Note: You can also use COM 5 as Half-Duplex TTL (same as COM 3/4)
COM 6 / TTL / FTDI General Serial Port(RB-110)
Pin # Signal Name Pin # Signal
Name
1 DCD6 2 RXD6
3 TXD6 4 DTR6
5 GND 6 DSR6
7 RTS6 8 CTS6
9 RI6 10 TXDEN66
108642
97531
COM 6 / TTL / FTDI General Serial Port(RB-110)COM6 is the second port of the built-in FTDI
FT2232H, and can function as COM, SPI, I2C, …See FTDI FT2232H datasheet for more details
References for FTDI FT2232H: FT2232H Datasheet :
http://www.ftdichip.com/Documents/DataSheets/DS_FT2232H.pdf
VCP Drivers : http://www.ftdichip.com/Drivers/VCP.htm
D2XX Drivers : http://www.ftdichip.com/Drivers/D2XX.htm
More information : http://www.ftdichip.com/Products/FT2232H.htm
RS-232 V.S. TTL PortRS232 port 與 TTL port 的不同 :
TTL 僅有 RX/TX 傳接資料RS232 則還有其他的腳位 (For modem)
電氣特性不同 :TTL: 0~5VRS232: -12V~+12V
因此 RS232 與 TTL 對接時須留意電氣特性等問題。RS232 的傳送速度會被 CPU 與轉換器所限制
A/D 8 ChPin # Signal
NamePin # Signal
Name
1 AD-VIN0 2 ADGND
3 AD-VIN1 4 ADGND
5 AD-VIN2 6 ADGND
7 AD-VIN3 8 ADGND
9 AD-VIN4 10 ADGND
11 AD-VIN5 12 ADGND
13 AD-VIN6 14 ADGND
15 AD-VIN7 16 ADGND
15 13 11 9 7 5 3 1
16 14 12 10 8 6 4 2
A/D 8 Ch
15 13 11 9 7 5 3 1
16 14 12 10 8 6 4 2
16 14 12 10 8 6 4 2
15 13 11 9 7 5 3 1
A/D 8 ChConnection Example – Measure battery voltage (0V ~ 5V)with A/D Channel7 (AD-VIN7)
A/D使用一顆 10bit AD7918, 為 SPI 介面功能 : 類比轉數位 ( 機器人感測器 )AD-VINx 最大的輸入是 5V ,不能接超過ADGND 與 GND 是不相同的, ADGND 只能跟 AD
相關的裝置連接, AD7918 會燒掉 ( 沒有保護 )使用 A/D 時,因介面為 SPI ,所以兩者不能同時使
用 ( 在 RB-100 的電路上, SPI port 與 A/D 的 SPI 線路是連接起來的 )
I2C / SPI(RB-100)
Pin # Signal Name
Pin # Signal Name
1 GND 2 VCC (5V)
3SPICLK(CPOL1, CPHA1)
4 I2C0_SCL
5SPICLK(CPOL0, CPHA1)
6 I2C0_SDA
7 SPIDO 8 Reserved
9 SPIDI 10 SPISS
108642
97531
97531
108642S
PI
/ I2 C
I2C(RB-100)Connection Example
VCC (5V)
GND
SDA
SCL
1
2
4
6
I2C(RB-110)Pin # Signal
Name
1 VCC (5V)
2 GND
3 I2C0_SCL
4 I2C0_SDA
5 ~Reset
6 VCC3(3.3V)
6 5 4 3 2 1
6 5 4 3 2 1
I2C(RB-110)Connection Example :
Connect to DMP RM-G144 6-Axis Magnetic Compass & Accelerometer
I2C(RB-110)Connection Example :
Connect to DMP RM-G145 3-Axis Gyro
!!! I2C / SPI都沒有保護,要小心不能亂接。
Audio connector(RB-100)Speaker Line Out
1 2 3 4
1 2 3 4
Pin # Signal Name
Pin # Signal Name
1 LOUTR 2 GND
3 GND 4 LOUTL
Audio connector(RB-100)
Pin # Signal Name
Pin # Signal Name
1 MICVREF 2 GND
3 GND 4 MIC-IN
Mic in
1 2 3 4
1 2 3 4
Audio connector(RB-100)Connection Example
Audio(RB-100)RoBoard 其中一組 USB 被 Audio 用掉 ( 意指所安
裝的 OS 只要有支援 USB 即可抓到 Audio 硬體 , 在 XP 下會自行安裝驅動程式 ) 。
在 LINUX 下 , 建議安裝我們提供的 kernel 。在 DOS 下無法使用,因為沒有 DOS 版的 USB 驅動
程式
LAN connectorPin # Signal
NamePin #
Signal Name
1 LAN-TX+ 2 LAN-TX-
3 LAN-RX+ 4 LAN-RX-
4 3 2 1
4 3 2 1
LAN100M/10M數位端在 CPU 中,而類比端則有一個轉換器。也是使用差分訊號
USB
Pin # Signal Name Pin # Signal
Name
1 VCC 2 VCC
3 LUSBD0- 4 LUSBD1-
5 LUSBD0+ 6 LUSBD1+
7 GND 8 GND
9 GGND 10 GGND
97531
108642
108642
97531
USB Connection Example
Console Redirection switch
Pin Signal Name
Left Console Redirection enable
Right Console Redirection disable
Console Redirection switchRoBoard 特有的功能只能在 Real mode 下使用,一般在 DOS 下比較有用
,繪圖模式無法使用,保護模式下也無法使用如果不小心把 USB 關掉,除了回復 BOIS 的設定外
,也可使用 console redirecion 來設定 USB 裝置RB100 早期的版本 (A, B, C) 可能為無法使用外部換
,而在 D 版本後則都可以