CN110533991A - 一种基于双核mcu的图形化编程教育机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于双核MCU的图形化编程教育机器人，涉及STEAM教育技术领域，包括机器人本体，机器人本体内部设有GD32f103芯片和Mega32U4芯片，GD32f103芯片与Mega32U4芯片之间设有USART收发模块，机器人本体一侧设有PC端，Mega32U4芯片与PC端通过USB接口相连接，PC端图形化软件内核为Scratch3.0，机器人本体上设有IIC接口、SPI接口、GPIO接口、PWM接口和ADC接口。本发明采用双核MCU设计，与现有图形化编程硬件相比具有更丰富的硬件资源和算法处理速度。
Description
技术领域
本发明涉及STEAM教育技术领域，特别是涉及一种基于双核MCU的图形化编程教育机器人。
背景技术
STEAM教育是集科学，技术，工程，艺术，数学多学科融合的综合教育。STEAM教育是一种重实践的超学科教育理念，适用于初中、高中教学，能开发学生大脑和培养学生的创意，提高学生的动手能力。STEAM教育编程组件是用于学习图形化编程和初级电子硬件知识。目前，图形化编程平台多使用arduino硬件平台单MCU，导致硬件资源受限，可编程模块有限，平台MCU多为ARM Cortex-M0核，处理速度大大限制，随着人工智能算法的介入，M0内核已经不能满足复杂的算法需求；且现有芯片多采用外国进口芯片，使用成本较高，技术稳定性欠佳。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于双核MCU的图形化编程教育机器人。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种基于双核MCU的图形化编程教育机器人，包括机器人本体，所述机器人本体内部设有GD32f103芯片和Mega32U4芯片，GD32f103芯片与Mega32U4芯片之间设有USART收发模块，机器人本体一侧设有PC端，Mega32U4芯片与PC端通过USB接口相连接，PC端图形化软件内核为Scratch3.0，机器人本体上设有IIC接口、SPI接口、GPIO接口、PWM接口和ADC接口，GD32f103芯片分别与IIC接口、SPI接口、GPIO接口、PWM接口和ADC接口通过数据线相连接。
优选的，所述IIC接口有2个，SPI接口有2个，PWM接口有16个。
优选的，所述IIC接口上接颜色传感器或OLED显示屏；SPI接口上接外扩的Flash存储器；GPIO接口上接LED灯或数码管或有源蜂鸣器或按键或摇杆或倾斜开关或光电开关；PWM接口上接电机或舵机或呼吸灯；ADC接口上接电源检测或MIC阵列或红外循迹。
优选的，所述PC端图形化软件内置Arduino IDE，将拼图程序翻译成相应的Arduino C的程序，并通过Arduino IDE将程序烧写至Mega43U4，实现图形化编程操作机器人。
优选的，所述PC端图形化软件支持Python编程和PID运动算法的移植和实现。
GD32f103芯片驱动各种外设，Mega32U4芯片支持PC端可视化编程。GD32f103芯片与Mega32U4芯片通过USART收发模块进行数据通信。
工作时，Mega32U4芯片与GD32f103芯片和PC端图形化软件通信，Mega32U4芯片通过协议获取GD32f103芯片采集的数据传输至PC端图形化软件，PC端图形化软件下发指令至Mega32U4芯片并解析通过协议传输给GD32f103芯片。
本发明的有益效果在于：本发明采用双核MCU设计，与现有图形化编程硬件相比具有更丰富的硬件资源和算法处理速度；内部芯片采用国产芯片，使用成本降低，同时技术稳定性提升。
附图说明
图1为本发明的模块示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，本发明包括机器人本体，机器人本体内部设有GD32f103芯片和Mega32U4芯片。GD32f103芯片与Mega32U4芯片之间设有USART收发模块。机器人本体一侧设有PC端，Mega32U4芯片与PC端通过USB接口相连接。PC端图形化软件内核为Scratch3.0。机器人本体上设有IIC接口、SPI接口、GPIO接口、PWM接口和ADC接口，GD32f103芯片分别与IIC接口、SPI接口、GPIO接口、PWM接口和ADC接口通过数据线相连接。IIC接口有2个，SPI接口有2个，PWM接口有16个。IIC接口上接颜色传感器或OLED显示屏；SPI接口上接外扩的Flash存储器；GPIO接口上接LED灯或数码管或有源蜂鸣器或按键或摇杆或倾斜开关或光电开关；PWM接口上接电机或舵机或呼吸灯；ADC接口上接电源检测或MIC阵列或红外循迹。
PC端图形化软件内置Arduino IDE，将拼图程序翻译成相应的Arduino C的程序，并通过Arduino IDE将程序烧写至Mega43U4，实现图形化编程操作机器人。PC端图形化软件支持Python编程和PID运动算法的移植和实现。
GD32f103芯片驱动各种外设。Mega32U4芯片支持PC端可视化编程，GD32f103芯片与Mega32U4芯片通过USART收发模块进行数据通信。
工作时，Mega32U4芯片与GD32f103芯片和PC端图形化软件通信，Mega32U4芯片通过协议获取GD32f103芯片采集的数据传输至PC端图形化软件，PC端图形化软件下发指令至Mega32U4芯片并解析通过协议传输给GD32f103芯片。
本发明可以外接多种传感器并支持可编程。本发明支持图形化编程，支持Python编程，支持复杂算法移植。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围。本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形。本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种基于双核MCU的图形化编程教育机器人，包括机器人本体，其特征在于：所述机器人本体内部设有GD32f103芯片和Mega32U4芯片，GD32f103芯片与Mega32U4芯片之间设有USART收发模块，机器人本体一侧设有PC端，Mega32U4芯片与PC端通过USB接口相连接，PC端图形化软件内核为Scratch3.0，机器人本体上设有IIC接口、SPI接口、GPIO接口、PWM接口和ADC接口，GD32f103芯片分别与IIC接口、SPI接口、GPIO接口、PWM接口和ADC接口通过数据线相连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于双核MCU的图形化编程教育机器人，其特征在于：所述IIC接口有2个，SPI接口有2个，PWM接口有16个。
3.根据权利要求1所述的一种基于双核MCU的图形化编程教育机器人，其特征在于：所述IIC接口上接颜色传感器或OLED显示屏；SPI接口上接外扩的Flash存储器；GPIO接口上接LED灯或数码管或有源蜂鸣器或按键或摇杆或倾斜开关或光电开关；PWM接口上接电机或舵机或呼吸灯；ADC接口上接电源检测或MIC阵列或红外循迹。
4.根据权利要求1所述的一种基于双核MCU的图形化编程教育机器人，其特征在于：所述PC端图形化软件内置Arduino IDE，将拼图程序翻译成相应的Arduino C的程序，并通过Arduino IDE将程序烧写至Mega43U4，实现图形化编程操作机器人。
5.根据权利要求1所述的一种基于双核MCU的图形化编程教育机器人，其特征在于：所述PC端图形化软件支持Python编程和PID运动算法的移植和实现。
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