RISC-V內核RC遙控車拆解：空心杯電機+2.4G跳頻控制，竟然可以“漂移”！

電子發燒友網報道（文/李誠）談起遙控車，很多人對它的固有印象，都拘泥于只能前進、后退、左轉、右轉此類操作簡單的兒童玩具。在技術革新與科技發展的加持下，遙控車已不再是一成不變。通過無線射頻、電機控制等新興技術融合，也讓遙控車有了更多的意識形態，不僅可以模擬實際賽車的復雜性控制，甚至還能平跑漂移、流暢過彎，為你平淡的生活加多一味刺激的興奮劑。

遙控車究竟是如何模擬實際賽車，實現平跑漂移、流暢過彎的呢？近日，筆者對一款基于RISC-V內核的RC遙控車進行了拆解，并對其內部構造及漂移原理進行了分析。

RC遙控車外觀及內部結構

作為一款RC遙控車，在外觀方面當然不會太差，本次拆解的這款RC遙控車外觀，在一定比例上還原了超跑的外觀，以及流線型的設計。



電源開關及Type-C充電接口位于車身底部，同時底部標簽還特別注明了這是一款基于RISC-V指令集架構開發的車身控制系統。



在車身材料方面，采用了抗沖擊能力較強的ABS熱塑性高分子結構材料，以此降低碰撞對車輛的破壞性。此類材料常用于電器零件、汽車零件、機械及常規武器零部件的生產。



按功能性劃分，車身結構可分為轉向段舵機、控制中樞、后輪驅動三個部分。其中，控制中樞與后輪驅動部分通過一根彈簧懸掛相連，起到車身支撐、減震的作用，保證遙控車在顛簸路面行駛的穩定性。

轉向舵機“平跑漂移”的關鍵

遙控車和我們現實生活中的車輛一樣，能否實現平跑漂移，除了與車速有關以外，車身轉向控制也起著決定性的作用。



通過拆解發現，這輛RC遙控車采用了5線數碼空心杯電機作為轉向舵機，與傳統的電磁鐵轉向舵機相比，在系統控制方式存在差異。電磁鐵轉向舵機屬于開環控制，即在接收到控制的瞬間完成整個控制流程，在控制車輪轉向時，車輪會立即轉至最左或最右。而數碼空心杯電機屬于閉環控制，并且控制過程是持續性的，可以更靈活的車輪扭矩控制。



在接口排線方面，此款電機一共使用了5根排線與主板相連，其中包括兩根電源線，三根與RISC-V內核MCU直連的傳感器線。通過三根傳感器線，主控MCU就可以對車輪扭矩以及電機電流大小進行實時監控，并做到車輪扭矩的實時控制。這也是為什么這輛遙控車可以和真車一樣，做到平跑漂移的原因。

傳統的電磁鐵電機一般只有3根排線，除了兩根用于供電的電源線以外，就只有一根用于傳輸控制信號的PWM線，因此主控MCU無法對車輪扭矩進行實時監控和控制。



轉向舵機機構主要由數碼空心杯電機、傳動連桿和彈簧減震裝置構成。當遙控車接收到轉向控制信號時，電機就會通過傳動軸帶動連桿，做左右切割運動，并驅動車輪轉向。位于傳動連桿兩側的彈簧減震裝置，主要用于應對不平坦路面，降低車輪轉向的難度。

只有電源線的后輪驅動

在驅動設計上，這輛RC遙控車采用了后輪驅動的設計，以直流有刷電機作為車輛前進、后退的主要驅動裝置，通過電機傳動軸上的齒輪與差速器形成互鎖，驅動車輪轉動。同時，在差速器與前輪轉向舵機的配合下，可以讓平跑漂移更加的流暢。



在后驅控制方面，由于后驅電機工作方式比較單一，只有前進、后退兩種工作形態，因此只使用了兩根電源線與主板連接，通過改變電流的流向調整電機的轉動方向，其余控制電路均集成在主板上。



后輪電路主要由RISC-V主控、兩顆三極管以及兩顆電機驅動芯片構成，其中一顆三極管與一顆電機驅動芯片構成一個控制電路，具體系統結構如上圖所示。

這里之所以構建了兩路電機控制系統，是因為這款RC遙控車共有“普通”和“野蠻”兩種工作模式，每一條電機控制電路分別代表一種工作模式。RISC-V主控MCU可根據接收到的控制信號，通過對應的通信接口，向電機驅動芯片前端的三極管發送一個觸發信號，驅動三極管導通，完成工作模式的選擇。三極管導通后電機驅動芯片就會有電流流過并驅動電機轉動。這兩條驅動電路不同的地方在于，野蠻模式電路的輸出電流會比普通模式更高，電機動力也更加強勁。

RISC-V主控與2.4G跳頻控制

在芯片選型方面，主控芯片采用了來自南京中科微基于RISC-V內核的MCU，同時這也是南京中科微為替代STM32F030推出的一款芯片，最高工作頻率可達32MHz ，并且提供了SPI 、I2C，GPIO等多種外設接口，可為終端應用，提供更靈活的設計。



在無線連接方面，選用了一顆絲印為R1-701的2.4G射頻收發芯片，主要負責將接收到的遙控信號在芯片內調制，然后傳輸到主控芯片，由主控芯片驅動前、后電機工作。

雖然，僅從芯片的絲印無法確定射頻收發芯片的廠商及具體功能，但通過官方提供的數據，能肯定該芯片采用了具有抗干擾能力強的2.4G跳頻傳輸技術。這項技術的優勢在于，它的信號發射頻率，會在一定的頻率區間內不斷變化，即使在同一場景下，有很多輛遙控車在一起，它的遙控信號也不會出現“串臺”現象，實現電機的毫秒級控制。

結語

實在沒想到，如此小的一塊主板，竟然集成了射頻收發、電源管理、角度傳感，及電機控制這么多功能，而且電路還如此精簡?？磥磉@款RC遙控車的開發工程師，真的把平頭哥副總裁孟建熠說過的話，記在了心里。

平頭哥副總裁孟建熠曾表示，“RISC-V本身就有精簡的優勢，要在精簡的架構下進一步實現高能效，我們能做的事情就是把整個硬件電路設計得盡可能的簡化和巧妙，實現更加極致的能效比?！?br />