極具挑戰的移動(dòng)機器人設計，恩智浦的一體式VMU幫你輕松應對！

恩智浦的 MR-VMU-RT1176 是一款緊湊型、一體式車(chē)輛管理單元 (VMU)。該器件搭載i.MX RT1176跨界MCU，集成雙核Arm Cortex-M7/M4處理器，并配備全面的傳感器套件與豐富的連接選項，能夠顯著(zhù)加速工程師構建下一代系統的進(jìn)程。

移動(dòng)機器人設計人員面臨的挑戰

移動(dòng)機器人系統的設計極具復雜性，工程師需在一個(gè)系統內平衡實(shí)時(shí)控制、傳感器融合及高速通信。傳統設計需要集成多個(gè)分立式組件，如微控制器 (MCU)、慣性測量單元 (IMU)、全球導航衛星系統 (GNSS) 模塊及網(wǎng)絡(luò )接口，導致架構分散、繁瑣，還延長(cháng)了開(kāi)發(fā)周期。

在移動(dòng)機器人系統的設計過(guò)程中，工程師需應對多重挑戰。其中實(shí)時(shí)處理是最嚴苛的環(huán)節之一，控制環(huán)路、傳感器融合及自主決策均要求低延遲執行。許多MCU在高計算性能與實(shí)時(shí)約束之間難以取得平衡，工程師往往需要整合多個(gè)處理器或外部加速器，這進(jìn)一步增加了復雜性與開(kāi)發(fā)難度。

集成是另一個(gè)考慮要素，移動(dòng)機器人要求確保處理單元、IMU、GNSS模塊、電機控制器和網(wǎng)絡(luò )接口的精準協(xié)調。然而，在傳統設計中，工程師需要手動(dòng)集成和同步這些組件，這不僅增加了開(kāi)發(fā)時(shí)間，還可能帶來(lái)不兼容的風(fēng)險。

可靠的通信也非常重要。VMU必須以非常低延遲的傳輸傳感器數據與執行器指令，以確保穩定、可預測的運動(dòng)表現。然而，許多系統仍依賴(lài)傳統協(xié)議，缺乏對CAN FD或汽車(chē)以太網(wǎng)等穩健、低延遲網(wǎng)絡(luò )解決方案的支持，限制了數據傳輸效率與實(shí)時(shí)性。

最后，工程師廣泛依賴(lài)PX4、Zephyr RTOS和Cognipilot等開(kāi)源生態(tài)合作體系的軟件，這些合作體系為實(shí)時(shí)控制提供必要的中間件和框架。然而，將這些軟件與定制硬件配置無(wú)縫集成通常需要大量的開(kāi)發(fā)工作。

借助模塊化解決方案優(yōu)化移動(dòng)機器人

MR-VMU-RT117 6 提供緊湊的模塊化解決方案，高效應對上述挑戰。

MR-VMU-RT1176是一款緊湊、輕便的車(chē)輛管理單元解決方案，專(zhuān)為移動(dòng)機器人設計。

處理能力

MR-VMU-RT1176基于 i.MX RT1176跨界MCU 構建，專(zhuān)為滿(mǎn)足移動(dòng)機器人嚴苛的計算需求而設計。它采用雙核架構，其中Cortex-M7 (1GHz) 用于控制環(huán)路、傳感器融合及人工智能推理等高性能實(shí)時(shí)任務(wù)，而Cortex-M4 (400MHz) 則高效地管理后臺處理，減輕主核的負擔。此外，該系統配備64MB外部閃存與2MB RAM，確保固件執行及實(shí)時(shí)數據處理的充足存儲空間。

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MR-VMU-RT1176結構框圖

全面的傳感器套件

MR-VMU-RT1176集成了一套全面的傳感器套件，可實(shí)現機器人系統的高精度運動(dòng)跟蹤與環(huán)境感知。該套件包括：

• BMI088 6軸IMU，用于精確運動(dòng)傳感

• BMM150和IST8310磁力計，用于航向與方位估計

• 兩個(gè)BMP388氣壓計，用于高度和壓力傳感

• 兩個(gè)ICM-42688 6軸IMU，用于增強運動(dòng)跟蹤的冗余與精度

其中一半傳感器集成于內部連接的IMU板，使工程師能夠輕松替換傳感器，以適應未來(lái)的系統升級需求。

連接和接口選項

工程師需要靈活的通信選項，以便將VMU與電機、傳感器及網(wǎng)絡(luò )模塊高效集成。MR-VMU-RT1176提供：

• USB-C 2.0連接器和JST-GH引腳接頭，用于高速數據傳輸

• 多個(gè)UART、I ² C和SPI端口，用于連接外部外設

• 12路PWM輸出，可直接控制執行器、伺服系統及電機

• 具有信號提升能力 (SIC) 的三重CAN-FD

• 100Base-T1汽車(chē)以太網(wǎng)，支持高帶寬數據交換

• RC輸入與SBUS兼容接收器兼容，用于遠程控制

由于這些連接器均遵循Dronecode標準，工程師能夠輕松訪(fǎng)問(wèn)龐大的即插即用組件生態(tài)合作體系，這些組件能夠與MR-VMU-RT1176搭配使用。

開(kāi)發(fā)人員體驗與軟件生態(tài)合作體系

MR-VMU-RT1176具備高度兼容性，能夠與開(kāi)源實(shí)時(shí)操作系統及機器人框架輕松集成。例如，它支持Zephyr RTOS，這是一個(gè)專(zhuān)為實(shí)時(shí)嵌入式應用設計的輕量級模塊化系統。此外，該系統支持用于自主機器人的Cognipilot，它提供了一個(gè)基于Zephyr的自動(dòng)駕駛平臺。該單元還運行NuttX RTOS，這是一款符合POSIX標準的操作系統，以其強大的實(shí)時(shí)處理能力而聞名。此外，它還支持 PX4 ，這是一款廣泛用于無(wú)人機和移動(dòng)機器人的飛行控制軟件。

值得注意的是，PX4由QGroundControl補充。QGroundControl是一款用于任務(wù)規劃、GPS航路點(diǎn)管理、遙測和測繪的地面站軟件。該軟件可在筆記本電腦、Android設備和定制硬件上運行，使用戶(hù)能夠從幾乎任何地點(diǎn)實(shí)現全面的系統控制。

開(kāi)發(fā)人員入門(mén)指南

借助Zephyr存儲庫的上游支持，開(kāi)發(fā)人員可以輕松 使用Zephyr RTOS設置MR-VMU-RT1176 。

1

從恩智浦的存儲庫下載預配置的固件。

2

使用Zephyr構建系統編譯和燒寫(xiě)自定義應用程序。由于支持完全集成到Zephyr中，開(kāi)發(fā)人員只需遵循標準的Zephyr開(kāi)源說(shuō)明，并選擇MR-VMU-RT1176作為目標平臺。

3

利用Cognipilot的框架進(jìn)行自動(dòng)駕駛和自主系統開(kāi)發(fā)。

移動(dòng)機器人：邁向智能未來(lái)

移動(dòng)機器人設計雖極具挑戰性，但其發(fā)展格局完全可以重塑。

MR-VMU-RT1176為工程師提供了緊湊型、強大的解決方案，通過(guò)模塊化架構，結合了高性能處理、集成傳感器及廣泛的連接選項。借助預構建固件、Zephyr文檔及恩智浦開(kāi)發(fā)資源，工程師能夠快速上手。