RISC-V内核RC遥控车拆解：空心杯电机+2.4G跳频控制，竟然可以“漂移”！

电子发烧友网报道（文/李诚）谈起遥控车，很多人对它的固有印象，都拘泥于只能前进、后退、左转、右转此类操作简单的儿童玩具。在技术革新与科技发展的加持下，遥控车已不再是一成不变。通过无线射频、电机控制等新兴技术融合，也让遥控车有了更多的意识形态，不仅可以模拟实际赛车的复杂性控制，甚至还能平跑漂移、流畅过弯，为你平淡的生活加多一味刺激的兴奋剂。

遥控车究竟是如何模拟实际赛车，实现平跑漂移、流畅过弯的呢？近日，笔者对一款基于RISC-V内核的RC遥控车进行了拆解，并对其内部构造及漂移原理进行了分析。

RC遥控车外观及内部结构

作为一款RC遥控车，在外观方面当然不会太差，本次拆解的这款RC遥控车外观，在一定比例上还原了超跑的外观，以及流线型的设计。



电源开关及Type-C充电接口位于车身底部，同时底部标签还特别注明了这是一款基于RISC-V指令集架构开发的车身控制系统。



在车身材料方面，采用了抗冲击能力较强的ABS热塑性高分子结构材料，以此降低碰撞对车辆的破坏性。此类材料常用于电器零件、汽车零件、机械及常规武器零部件的生产。



按功能性划分，车身结构可分为转向段舵机、控制中枢、后轮驱动三个部分。其中，控制中枢与后轮驱动部分通过一根弹簧悬挂相连，起到车身支撑、减震的作用，保证遥控车在颠簸路面行驶的稳定性。

转向舵机“平跑漂移”的关键

遥控车和我们现实生活中的车辆一样，能否实现平跑漂移，除了与车速有关以外，车身转向控制也起着决定性的作用。



通过拆解发现，这辆RC遥控车采用了5线数码空心杯电机作为转向舵机，与传统的电磁铁转向舵机相比，在系统控制方式存在差异。电磁铁转向舵机属于开环控制，即在接收到控制的瞬间完成整个控制流程，在控制车轮转向时，车轮会立即转至最左或最右。而数码空心杯电机属于闭环控制，并且控制过程是持续性的，可以更灵活的车轮扭矩控制。



在接口排线方面，此款电机一共使用了5根排线与主板相连，其中包括两根电源线，三根与RISC-V内核MCU直连的传感器线。通过三根传感器线，主控MCU就可以对车轮扭矩以及电机电流大小进行实时监控，并做到车轮扭矩的实时控制。这也是为什么这辆遥控车可以和真车一样，做到平跑漂移的原因。

传统的电磁铁电机一般只有3根排线，除了两根用于供电的电源线以外，就只有一根用于传输控制信号的PWM线，因此主控MCU无法对车轮扭矩进行实时监控和控制。



转向舵机机构主要由数码空心杯电机、传动连杆和弹簧减震装置构成。当遥控车接收到转向控制信号时，电机就会通过传动轴带动连杆，做左右切割运动，并驱动车轮转向。位于传动连杆两侧的弹簧减震装置，主要用于应对不平坦路面，降低车轮转向的难度。

只有电源线的后轮驱动

在驱动设计上，这辆RC遥控车采用了后轮驱动的设计，以直流有刷电机作为车辆前进、后退的主要驱动装置，通过电机传动轴上的齿轮与差速器形成互锁，驱动车轮转动。同时，在差速器与前轮转向舵机的配合下，可以让平跑漂移更加的流畅。



在后驱控制方面，由于后驱电机工作方式比较单一，只有前进、后退两种工作形态，因此只使用了两根电源线与主板连接，通过改变电流的流向调整电机的转动方向，其余控制电路均集成在主板上。



后轮电路主要由RISC-V主控、两颗三极管以及两颗电机驱动芯片构成，其中一颗三极管与一颗电机驱动芯片构成一个控制电路，具体系统结构如上图所示。

这里之所以构建了两路电机控制系统，是因为这款RC遥控车共有“普通”和“野蛮”两种工作模式，每一条电机控制电路分别代表一种工作模式。RISC-V主控MCU可根据接收到的控制信号，通过对应的通信接口，向电机驱动芯片前端的三极管发送一个触发信号，驱动三极管导通，完成工作模式的选择。三极管导通后电机驱动芯片就会有电流流过并驱动电机转动。这两条驱动电路不同的地方在于，野蛮模式电路的输出电流会比普通模式更高，电机动力也更加强劲。

RISC-V主控与2.4G跳频控制

在芯片选型方面，主控芯片采用了来自南京中科微基于RISC-V内核的MCU，同时这也是南京中科微为替代STM32F030推出的一款芯片，最高工作频率可达32MHz ，并且提供了SPI 、I2C，GPIO等多种外设接口，可为终端应用，提供更灵活的设计。



在无线连接方面，选用了一颗丝印为R1-701的2.4G射频收发芯片，主要负责将接收到的遥控信号在芯片内调制，然后传输到主控芯片，由主控芯片驱动前、后电机工作。

虽然，仅从芯片的丝印无法确定射频收发芯片的厂商及具体功能，但通过官方提供的数据，能肯定该芯片采用了具有抗干扰能力强的2.4G跳频传输技术。这项技术的优势在于，它的信号发射频率，会在一定的频率区间内不断变化，即使在同一场景下，有很多辆遥控车在一起，它的遥控信号也不会出现“串台”现象，实现电机的毫秒级控制。

结语

实在没想到，如此小的一块主板，竟然集成了射频收发、电源管理、角度传感，及电机控制这么多功能，而且电路还如此精简。看来这款RC遥控车的开发工程师，真的把平头哥副总裁孟建熠说过的话，记在了心里。

平头哥副总裁孟建熠曾表示，“RISC-V本身就有精简的优势，要在精简的架构下进一步实现高能效，我们能做的事情就是把整个硬件电路设计得尽可能的简化和巧妙，实现更加极致的能效比。”