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內容簡介

　　智能車設計“飛思卡爾杯”從入門到精通主要從機械設計、電路設計、軟件設計的角度全麵闡述智能車設計和製作的過程和方法。主要內容包括：機械係統及整車調校，智能車硬件設計基礎，K60單片機資源及相應操作，KL25單片機資源及相應操作，智能車係統軟件設計，控製算法，比賽意義及建議等。《智能車設計“飛思卡爾杯”從入門到精通》適於參加“全國大學生智能汽車邀請賽”的高校學生和廣大業餘車模愛好者作為參考用書。

內頁插圖

目錄

第1章 概述
1.1 智能車大賽簡介
1.2 比賽規則
1.3 車模和賽道
1.3.1 車模
1.3.2 賽道
1.4 關於飛思卡爾半導體公司
1.5 關於藍宙電子科技有限公司
1.6 關於智能車創新教學實驗平颱

第2章 機械係統及整車調校
2.1 機械係統簡介
2.2 轉嚮係統
2.2.1 轉嚮係統結構
2.2.2 舵機固定方式
2.2.3 轉嚮係統設計
2.2.4 轉嚮類型
2.3 行駛係統
2.3.1 行駛係統結構
2.3.2 車架
2.3.3 車輪
2.3.4 懸架
2.4 動力傳動係統
2.4.1 動力傳動係統結構
2.4.2 動力傳動係統布置方式
2.4.3 滾珠式差速器工作原理
2.4.4 傳感器固定支架
2.5 整車係統及調校
2.5.1 車輛坐標係介紹
2.5.2 輪胎調校
2.5.3 外廓尺寸參數
2.5.4 質心位置調校
2.5.5 懸架調校
2.5.6 前輪定位參數調校
2.5.7 直綫行駛性能調校
2.5.8 動力傳動係統調校

第3章 智能車硬件設計基礎
3.1 智能車總體設計
3.1.1 攝像頭組智能車總體設計
3.1.2 電磁組智能車總體設計
3.1.3 光電平衡組智能車總體設計
3.2 硬件設計基礎
3.2.1 硬件開發方法
3.2.2 硬件開發環境
3.2.3 閱讀Data
Sheet的方法
3.3 單片機最小係統設計
3.3.1 電源電路
3.3.2 時鍾電路
3.3.3 復位電路
3.3.4 JTAG接口電路
3.4 開關電源及綫性電源電路設計
3.4.1 BUCK電源拓撲
3.4.2 BOOST電源拓撲

第4章 智能車硬件模塊設計
4.1 攝像頭模塊設計
4.1.1 攝像頭基礎知識
4.1.2 圖像信號相關概念解釋
4.1.3 OV7620攝像頭模塊設計
4.2 電機驅動電路設計
4.3 舵機模塊設計
4.4 編碼器模塊
4.4.1 編碼器基礎介紹
4.4.2 藍宙編碼器模塊
4.5 加速度及陀螺儀模塊
4.5.1 加速度傳感器
4.5.2 角速度傳感器——陀螺儀
4.5.3 加速度計和陀螺儀的數據融閤
4.6 綫性CCD傳感器
4.7 停車模塊
4.7.1 概述
4.7.2 應用設計
4.8 電磁傳感器模塊
4.8.1 分立元器件電磁放大檢波電路
4.8.2 集成運算放大器電磁放大檢波電路
4.9 OLED
4.10 TF卡
4.11 函數發生器與示波器的使用
4.11.1 函數發生器
4.11.2 示波器

第5章 K60單片機資源及相應操作
5.1 K60係列微控製器的存儲器映像與編程結構
5.1.1 K60係列MCU性能概述與內部結構簡圖
5.1.2 K60的引腳功能與硬件最小係統
5.2 K60係列
5.2.1 概述
5.2.2 模塊功能種類
5.3 時鍾分配
5.3.1 概述
5.3.2 編程模型
5.3.3 高級設備時鍾框圖
5.3.4 時鍾定義
5.3.5 內部時鍾需求
5.3.6 時鍾門
5.4 多用途時鍾信號生成器（MCG）
5.4.1 概述
5.4.2 內存映射/寄存器定義
5.4.3 功能描述
5.4.4 MCG模式轉換
5.5 係統集成模塊
5.5.1 SIM引腳說明
5.5.2 存儲器映射及寄存器定義
5.6 端口控製與中斷（PORT）
5.6.1 詳細的引腳說明
5.6.2 寄存器映射與定義
5.6.3 功能描述
5.7 通用異步接收器/發送器(UART)
5.7.1 詳細的信號說明
5.7.2 存儲模塊映射
5.7.3 功能描述
5.8 模擬到數字轉換(ADC)
5.8.1 寄存器定義
5.8.2 功能描述
5.8.3 初始化信息
5.9 周期中斷定時器
5.9.1 概述
5.9.2 存儲映像/寄存器描述
5.9.3 功能描述
5.10 彈性定時器(FlexTimer，FTM)
5.11 低功耗定時器(LPTMR)
5.11.1 概述
5.11.2 寄存器映射和定義
5.11.3 功能描述
5.11.4 LPTMR預分頻器/乾擾濾波器
5.11.5 LPTMR比較
5.11.6 LPTMR計數器
5.11.7 LPTMR硬件觸發器
5.11.8 LPTMR中斷

第6章 KL25單片機資源及相應操作
6.1 通用I/O接口
6.1.1 寄存器映像地址分析
6.1.2 引腳控製寄存器（PORTx_PCRn）
6.1.3 全局引腳控製寄存器
6.1.4 中斷狀態標誌寄存器(PORTx_ISFR)
6.2 GPIO模塊
6.2.1 KL25的GPIO引腳
6.2.2 GPIO寄存器
6.2.3 GPIO基本編程步驟
6.3 UART模塊功能概述及編程結構
6.3.1 UART模塊功能概述
6.3.2 UART模塊編程結構
6.4 定時器/PWM模塊（TPM）功能概述及編程結構
6.4.1 TPM模塊功能概述
6.4.2 TPM模塊概要與編程要點
6.5 周期性中斷定時器（PIT）
6.5.1 PIT模塊功能概述
6.5.2 PIT模塊概要與編程要點
6.6 低功耗定時器（LPTMR）
6.6.1 LPTMR模塊功能概述
6.6.2 LPTMR模塊編程結構
6.7 KL25的A/D轉換模塊寄存器
6.7.1 ADC狀態控製寄存器（ADC
Status
and
Control
Registers）
6.7.2 ADC配置寄存器（ADC
Configuration
Registers）
6.7.3 ADC數據結果寄存器（ADC
Data
Result
Registers）
6.7.4 ADC比較值寄存器（ADC
Compare
Value
Registers）
6.7.5 ADC偏移量校正寄存器（ADC0_OFS）
6.7.6 ADC正嚮增益寄存器（ADC0_PG）
6.7.7 ADC負嚮增益寄存器（ADC0_MG）
6.7.8 ADC正嚮增益通用校準值寄存器（ADC0_CLPx）
6.7.9 ADC負嚮增益通用校準值寄存器（ADC0_CLMx）

第7章 智能車係統軟件
7.1 智能車子係統介紹
7.1.1 攝像頭傳感器算法
7.1.2 CCD傳感器算法
7.1.3 車速傳感器
7.1.4 陀螺儀傳感器
7.1.5 按鍵和顯示
7.1.6 舵機控製
7.1.7 電機控製
7.2 程序總框架
7.2.1 攝像頭組框架
7.2.2 光電平衡組
7.2.3 電磁組
7.3 程序例程
7.3.1 程序框架
7.3.2 main文件介紹
7.3.3 速度模塊
7.3.4 CCD模塊采集和計算

第8章 控製算法
8.1 PID控製
8.1.1 比例項(MPn)
8.1.2 積分項(MIn)
8.1.3 微分項(MDn)
8.1.4 控製器P、I、D項的選擇
8.1.5 利用整定參數來選擇PID控製規律
8.1.6 PID手動與自動控製方式
8.1.7 PID最佳整定參數的選定
8.1.8 C語言算法
8.2 濾波算法
8.2.1 限幅濾波法（又稱程序判斷濾波法）
8.2.2 中位值濾波法
8.2.3 算術平均濾波法
8.2.4 遞推平均濾波法（又稱滑動平均濾波法）
8.2.5 中位值平均濾波法（又稱防脈衝乾擾平均濾波法）
8.2.6 限幅平均濾波法
8.2.7 一階滯後濾波法
8.2.8 加權遞推平均濾波法
8.2.9 消抖濾波法
8.2.10 限幅消抖濾波法
8.2.11 IIR數字濾波器
8.3 卡爾曼濾波器
8.3.1 概述
8.3.2 卡爾曼濾波器算法
8.3.3 簡單例子
8.3.4 Matlab下的卡爾曼濾波程序

第9章 比賽建議與感想
參考文獻

前言/序言

　　序一
　　最初接手飛思卡爾智能車大賽時，它還是一個隻有100多個參賽隊的邀請賽。在教育部發齣的關於這項賽事的文件中是這樣說的：希望通過競賽，進一步促進高等學校加強對學生創新精神、協作精神和工程實踐能力的培養，提高學生解決實際問題的能力，充分利用麵嚮大學生的群眾性科技活動，為優秀人纔的脫穎而齣創造條件，不斷提高人纔培養質量。（見教育部高等教育司《關於委托高等學校自動化專業教學指導分委員會主辦全國大學生智能汽車競賽的通知》。）
　　曆經9年，智能車大賽已經達到400多所院校參與，每年2000多支隊伍報名的規模。它像一顆參天大樹，紮根深遠。既定的目標得到實現，不同類型的人纔不斷湧現，碩果纍纍。
　　大賽組委會對於智能車大賽的定義，始終是“實踐教學環節”。在比賽本身發展的同時，如何使它更好地融於教學，使盡可能多的學生受益，而不僅僅是少數參賽學生的“精英活動”，成為擺在組委會和飛思卡爾公司麵前的又一課題。我認為，基於智能車大賽的平颱，開設智能車創新實驗室，要麵嚮更多的學生進行基礎培訓；而學有餘力的同學，也不應僅僅以參加比賽為目的，而是要能夠獲得更加廣闊的創意空間。大賽不失為一個有效的途徑。在考慮實施方案時，藍宙電子進入瞭我的視綫。
　　與藍宙電子結緣，還是通過2012年一個智能車論壇的徵文活動。那時候的我，深深感染於參賽學生的熱情和投入，流連於論壇，希望瞭解更多同學的心路和訴求。那個徵文活動參與的人不多，其中一篇文章講述瞭一個車手認真、執著的參賽經曆，以及創業的夢想。於是，我認識瞭文章的主人公——藍宙電子的創始人王江。那個時候，藍宙電子還隻是一個淘寶小店。
　　時光飛逝。當年的參賽學生，早已開始進入職場，很多已經展露鋒芒。而再次聯係，藍宙電子也已經有瞭一個朝氣蓬勃的團隊，有瞭更多對於智能車的理解。於是，我邀請他們參與智能車實驗室的籌劃實施。短短1年時間，實驗室套件、在綫培訓、實驗室整體方案等，一步一步走過來。現在，是這本教材的正式齣版。
　　很感謝藍宙電子。以他們曾經參賽的經驗，以年輕人特有的熱情，以追求夢想的執著，推進著計劃中的智能車實驗室。相信他們會越做越好。
　　飛思卡爾大學計劃經理
　　馬莉2014年8月

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