老板想让我研发一款适用于农田的智能驾驶车。

原本以为我的工作是设计一个上位机，交流过后我发现，从电调到上位机自动驾驶算法都要我来完成。

这无疑是一个相当有技术含量的工作了。

现在AI的能力越来越强大，在AI的辅助下，即使是在完全不熟悉的领域中也能做出一番东西来的。

整体的计划我已经做好了，但要等我们的从零开始自动驾驶完结后复盘时再放出来。

在这一小节中，我们将着手于无刷电调的硬件设计。立创硬件开源平台是个好东西。

像我这样子的外行人即使是在AI的辅助下，面对从来没有做过的电机控制也是比较手足无措的。

本来以为会有一种专门控制无刷电机的芯片，但似乎无刷电机的控制需要使用单片机+程序来控制。

电机驱动

无刷电机有三相，给三相交替通入交流电使其旋转。

据了解，这种车的电机一个大概 100W 功率，硬件设计要求不会很高。

参考了一下，看到了两个方案：

• 三个BTN7960B：一颗芯片集成了“上桥 MOS + 下桥 MOS + 栅极驱动 + 过流/过温保护，电路极其简单

• 六个CRST045N10N：标准正统方案

但是BTN7960B是给直流有刷电机用的，不适合FOC快速开关，会很烫。于是毫无疑问采用CRST045N10N方案。

CRST045N10N耐压100V，电流120A，这对我们的100W绰绰有余。

假设电池电压24V，100W ÷ 24V ≈ 4A，于是我决定使用更便宜的NCE6080K，这个耐压60V，电流80A

于是通过控制这六个MOS管就可以控制三相线上的电流了。

MOS管驱动

但是MOS管如何驱动呢？

显然单片机推不动MOS管，于是需要有一个芯片帮助单片机驱动MOS管。

于是——EG2133。

EG2133需要一个4.5V-20V的供电，底边MOS管直接通过自身的供电推开，高边MOS管通过自举电路推开。

但据AI所说，EG2133的供电不可以太低，不然MOS管可能无法完全打开，于是我就通过一个LMR16006YDDCR开关降压到12V。

于是乎，单片机就能驱动MOS管了。

电流反馈

单片机需要知道每个线圈里流过的电流大小。

于是我们需要在每个线圈的底边传上一个极小的电阻，当有电流时，电阻两端会产生电压差，通过测试这个电压差，得知电流大小。

但是由于电阻极小，电压也极小，于是需要一个运算放大器，这里我使用一个四路SGM8584XS14G/TR。

询问AI的过程中突然感叹MCU好强大，能够在电流异常的一瞬间做出响应，避免产生问题。

磁编码器

一些小车的轮子很强，在不动的时候即使是受到外力推动，电机也能自动回到原本的位置。

大概是因为轮子上有某种编码器，有了编码器轮子的位置就闭环了。

这不是必须的，因为有前面的电流反馈，没有磁编码器的叫做无感FOC，但是无法做到锁定位置的效果。

这里我使用MT6816CT-ACD，SPI通信，安装在电路板背面，靠近无刷电机的一边。

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到此，一切与无刷电机控制相关的就可以了。

MCU选择

MCU只做两件事情，控制无刷电机、与上位机通信，所以应当尽量压缩成本，选择尽量小且够用的MCU。

这里AI推荐我 GD32F303CBT6 ，它的优势：

• 高速ADC

• 有CAN总线控制器

• Cortex-M4内核，有浮点运算单元

上位机通信

MCU有CAN总线控制器，所以我们就采用CAN通信了。

这样的电动机会有6个，这些电动机都需要与上位机相连。

本来是想星形连接的，但长差分信号末尾会出现反射，CAN天生不适合星形。

于是我决定采用这样的环形菊花链设计：

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最终就得到了这样的成品: