電控組主要負(fù)責(zé)織造機(jī)器人的靈魂，讓搭建起來的機(jī)械結(jié)構(gòu)具有生命活力。詳細(xì)一點(diǎn)說，要想成為一名合格的電子工程師，你需要學(xué)會：選擇適用的單片機(jī)、傳感器、電機(jī)驅(qū)動等元件；編寫機(jī)器人的主要控制程序；理清連接電路板和元器件的線路；最終能夠讓機(jī)器人能按照指令實現(xiàn)各項功能。

在RoboMaster比賽中，機(jī)器人最重要的移動和發(fā)射功能涉及電機(jī)速度、云臺穩(wěn)定性、射頻、射速，這些功能的實現(xiàn)都需要電控的調(diào)節(jié)。下面讓小A為大家簡單地介紹電控組的「擼代碼」、「焊板子」具體都涉及些什么吧！

一、工作方向

1.嵌入式軟件方向

（1）IDE（集成開發(fā)環(huán)境）

編寫程序首先需要一個能編寫和測試程序的平臺。IDE就是這么一類供開發(fā)者書寫和編輯程序，并能編譯和調(diào)試程序的軟件。工作室使用的集成IDE是KeilμVision5(STM32)和Arduino IDE。會使用STM32的同學(xué)還可以下載CubeMX進(jìn)行圖形化的初始配置，簡單方便易操作。

（2）程序語言

編寫程序其次需要知道編寫的規(guī)則，即計算機(jī)的「語言」。在Keil上最常用的代碼語言是C、C++。Arduino，是一個基于開放原始碼的軟硬體平臺，構(gòu)建于開放原始碼simple I/O介面版，并且具有使用類似Java，C語言的Processing/Wiring開發(fā)環(huán)境。

（3）基本控制原理

PID是一種經(jīng)典的控制算法，根據(jù)系統(tǒng)的偏差來調(diào)整輸入信號的線性反饋控制算法，本質(zhì)上是一個涉及微積分的數(shù)學(xué)公式。通俗地說，它能根據(jù)傳感器返回的機(jī)器人當(dāng)前狀態(tài)與目標(biāo)狀態(tài)（值）的偏差，微調(diào)對機(jī)器人發(fā)出的指令，使之保持穩(wěn)定。這是實現(xiàn)對機(jī)器人穩(wěn)定控制，及一些功率和射頻等規(guī)則限制的關(guān)鍵點(diǎn)。除了經(jīng)典PID以外，要想更精確的控制我們的機(jī)器人，還需要去學(xué)習(xí)更為「高深」的控制算法，比如ADRC、專家PID、模糊PID、自適應(yīng)PID等。

（4）處理器

編寫好程序之后，通過了在電腦上的編譯和調(diào)試，就要將程序輸入接電路板上的處理器——微型計算機(jī)，也稱單片機(jī)，進(jìn)行運(yùn)行。工作室常用的是AVR和ARM系列。

（5）通信

從電腦端將程序輸入單片機(jī)，需要「通信」。機(jī)器人技術(shù)中的通信，指的是計算機(jī)和計算機(jī)之間端到端的數(shù)據(jù)傳輸，涉及通信接口的封裝和通信協(xié)議。通信協(xié)議的類型有很多，一般Arduino采用的是IDE自帶的串口監(jiān)視器，同時也支持I2C、SPI，CAN等通信方式。

對于STM32而言，最常使用的是CAN通信，利用CAN通信控制的電調(diào)大大提高了電機(jī)輸出值的精準(zhǔn)度，這是機(jī)器人比賽中做到「指哪打哪」的有力保障。

（6）自動控制元件

機(jī)器人是一個實現(xiàn)程序與現(xiàn)實世界交互的橋梁，而建立這座橋梁不可或缺的還有硬件，包括各種各樣的傳感器和電機(jī)。其中最重要的包括保證控制穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳感器——MPU6050，紅外傳感器，超聲波傳感器等等，傳感器和電機(jī)的種類很多，因此選擇合適的傳感器及電機(jī)也是電控需要仔細(xì)斟酌的。

2.嵌入式硬件方向

（1）電路/電工學(xué)

主要了解電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，學(xué)會電路分析。例如歐姆定律、戴維南定理、基爾霍夫定律等，都是在電路分析中必不可少的基本原理。

（2）電子測量技術(shù)

在硬件設(shè)計的過程中不可避免的需要對搭建的半成品進(jìn)行測試，以確定是否能達(dá)到設(shè)計目標(biāo)。常使用的儀器有電壓表、電流表、示波器、穩(wěn)壓電源等。因此對測試工具的掌握也成為硬件設(shè)計的必然要求。

（3）模擬電子技術(shù)

模電中的三極管、MOS管、晶閘管、運(yùn)算放大器等都是電路設(shè)計中的基本元件。常用半導(dǎo)體元件、基本放大電路、多級放大電路、集成運(yùn)算放大電路、反饋、信號的運(yùn)算和處理、波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換、功率放大電路、直流電源和模擬電子電路讀圖均依賴模電的知識以及上述電路分析知識。

（4）資料的獲取與查閱

在電路設(shè)計過程中，常要使用各類CPU以及各類集成IC，但芯片的各類參數(shù)和經(jīng)典應(yīng)用均需要查閱對應(yīng)芯片的datasheet(數(shù)據(jù)手冊)，故需要對各廠商官網(wǎng)和其他數(shù)據(jù)手冊下載途徑有所了解。另外，由于大部分芯片由外國廠商設(shè)計制作，datasheet的語言多為英文，翻譯版本較少，故需要對常見元器件的英文名有一定的熟悉度，并合理利用翻譯軟件進(jìn)行文檔理解。

二、常用軟件

1、仿真軟件

電子電路仿真，是指使用數(shù)學(xué)模型來對電子電路的真實行為進(jìn)行模擬的工程方法。在構(gòu)建實際的電路之前，對設(shè)計進(jìn)行仿真驗證，可以大大地提高設(shè)計效率。這是由于，設(shè)計人員可以在構(gòu)建電路之前，預(yù)先觀察、研究電路的行為，而不必為電路的物理實現(xiàn)付出時間和經(jīng)濟(jì)的成本「防止炸板子」。

（1）Multisim

Multisim集成了業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的SPICE仿真以及交互式電路圖環(huán)境，可即時可視化和分析電子電路的行為。其直觀的界面可幫助教育工作者強(qiáng)化學(xué)生對電路理論的理解，高效地記憶工程課程的理論。研究人員和設(shè)計人員可借助Multisim減少PCB的原型迭代，并為設(shè)計流程添加功能強(qiáng)大的電路仿真和分析，以節(jié)省開發(fā)成本。

（2）LTspice

LTspice?是一款高性能SPICE 仿真軟件、電路圖捕獲和波形觀測器，并為簡化模擬電路的仿真提供了改進(jìn)和模型。LTspice 的下載內(nèi)容中包括了用于大多數(shù) Analog Devices 開關(guān)穩(wěn)壓器、放大器的宏模型，以及用于一般電路仿真的器件庫。

2、PCB設(shè)計軟件

對于一名嵌入式硬件開發(fā)人員來說，一款好的PCB設(shè)計軟件，很大程度上能幫助他們更高效的完成PCB設(shè)計，PCB設(shè)計軟件的選擇將直接影響學(xué)習(xí)工作的進(jìn)度。

（1）Altium Designer

大多數(shù)PCB工程師接觸的設(shè)計軟件基本是從AD開始的，AD作為簡單易學(xué)的基礎(chǔ)入門級硬件設(shè)計軟件，它適合用來繪制簡單的單雙面板及四六層板，通過原理圖設(shè)計、電路仿真、PCB繪制、信號完整性分析等多方面技術(shù)的完美融合，使PCB工程師可以輕松地進(jìn)行設(shè)計，若能熟練使用這個軟件，將會大大提高電路設(shè)計的質(zhì)量與效率。

（2）立創(chuàng)EDA

用戶無需安裝任何軟件或插件，只需在任何支持HTML5、標(biāo)準(zhǔn)兼容的web瀏覽器打開立創(chuàng)EDA網(wǎng)頁，即可開始你的設(shè)計。

云端技術(shù)的應(yīng)用讓立創(chuàng)EDA區(qū)別于傳統(tǒng)設(shè)計方式，讓設(shè)計者不再局限于一臺電腦，能夠隨時隨地的進(jìn)行跨系統(tǒng)的團(tuán)隊協(xié)作。在一個設(shè)計團(tuán)隊中的不同成員，通過立創(chuàng)EDA可以在不同的設(shè)備、系統(tǒng)和地點(diǎn)實現(xiàn)設(shè)計的實時共享。設(shè)計的開源共享，使得廣大用戶可以找到很多想要的庫文件，而不用再次耗費(fèi)時間從頭創(chuàng)建，有助于用戶共同學(xué)習(xí)提高！

除此之外，立創(chuàng)EDA在支持傳統(tǒng)EDA軟件功能的同時，具有電路仿真等功能，支持多層板、多焊盤、多走線方式的大型工程。