本项目依托实验室机器人比赛，需要设计一个电机驱动板，控制8个CAN协议的伺服电机。为了锻炼我对RT-Thread的使用能力同时加快开发进度，减少花费在驱动代码上的时间，电机驱动板采用了RT-Thread操作系统。
资料连接
本项目的所有资料全部开源：
硬件工程：https://lceda.cn/FranHawk/485tocan_motor_controller
软件工程：https://github.com/FranHawk/RT-Thread-485toCAN
需求分析
- PC上位机由串口通过485协议发送电机转矩电流指令到电机驱动板，电机驱动板对指令解码并通过CAN总线发送转矩控制指令
- PC上位机由串口通过485协议发送状态查询指令到电机驱动板，电机驱动板对指令解码并通过CAN总线发送状态查询指令，电机通过CAN总线返回包括转矩电流和编码器位置在内的状态，由电机驱动板发送回上位机
- 电机驱动板为电机供电，每个电机最大电流1.5A，则总共需提供最大12A的电流
协议分析
- CAN是物理层与链路层协议，一般微控制器(MCU)均带有CAN链路层外设，需要在硬件上对CAN物理层的支持
- 485是物理层协议，一般将UART作为链路层与微控制器(MCU)通讯，需在硬件上提供对485物理层的支持
硬件设计
硬件需求
- 控制：微控制器
- 通讯：485转UART芯片，CAN物理层芯片
- 调试：SWD烧写接口，复位按键，晶振，调试串口，LED2，按键2
- 电源：直流12V输入，提供3.3V，5V，12V供电。12V需满足电机最大电流要求。
- 接口：CAN电机接口x8，485接口x2，12V电源接口
硬件选型
伺服电机
采用光毓机电的RMDL伺服电机，RMD-L 伺服电机是一款高集成度的动力输出模组。集成高性能 FOC 驱动器，高功率密度无刷电机，高精度绝对位置编码器三大功能部件。突破传统分布式设计，使得终端产品结构设计更加简洁，产品内部走线更加便捷，整机性能更稳定。
MCU
STM32F103RET6
由于开发时间比较短，我采用了我最常用的STM32F103RET6，它拥有一个CAN控制器，64kRAM，256kROM，满足需求，实际上RAM用不到这么大，毕竟现在芯片这么贵，其实完全可以采用相同功能但是RAM更小更便宜的芯片
485
SP3485
参照了正点原子战舰开发板上的设计
CAN
TJA1050
参照了正点原子战舰开发板上的设计,5V供电
12V供电
采用程控电源直接给电机驱动板提供12V供电，但是要保证电机驱动板可以通过足够大的电流，预计在PCB上采用开窗的方式加大电流承载量。
5V,3.3V供电
- TPS5430开关电源将12V降至7.3V保证供电效率
- AMS1117-5.0将7.3V降至5V
- AMS1117-3.3将5V降至3.3V
硬件整体结构
采用了两个SP3485芯片，其实一片就够用了，为了提高硬件的可扩展性，又另外加了一片
硬件设计流程
采用免费的EDA软件立创EDA，可以直接从立创商城导入封装，同时可以采用浏览器编辑器，全部云端化处理，免去下载软件的麻烦。
完整硬件工程链接如下
https://oshwhub.com/FranHawk/485tocan_motor_controller
接下来展示各个硬件部分的原理图。
STM32主控部分
STM32调试部分
7.3V开关电源部分
- 我参照了数据手册的参考设计，数据手册可以在立创商城上找。
- 其中R1，R2的计算公式如上，R1为10k，R2为2k，计算得到输出电压为7.3V。
- 这里设计的时候我设计出现了一个问题，板子到了后发现7.3V电压无法正常输出，通过查看数据手册发现ENA浮空就好了。
5V电源部分
3.3V电源部分
485电路部分
CAN电路部分
12V及CAN接口电路部分
PCB
硬件制作流程
采用嘉立创的PCB制版和SMT贴片，贴片的时候的BOM表和有极性的芯片贴片方向一定要仔细调整。从投板，贴片，到收到货总共花费5天时间。最终成品图如下。
正面图
背面图
