認識 RoBoard 硬體

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