ESP32S3两轮平衡小车硬件方案分享

    

这一版的设计风格为高集成与冗余设计：

    （1）将两串18650电池座固定于PCB板背面，使得接线进一步简化。

    （2）板子上集成基于MP2639的两串锂电池充电电路，仅使用一根TYPE-C即可为板载的18650充电，无需拆卸充电。

    （3）集成MPU6050与MPU9250双陀螺仪，引出INT脚，支持DMP。

    （4）电机驱动选用英飞凌TLE6209，单极性控制，6A持续电流，40V工作电压，Rds=150mΩ，带短路、过温、过压、欠压保护，通过SPI进行配置（未分配SPI引脚，无需配置也可以驱动）。

    （5）电机测速使用74HC74芯片硬件正交解码，输出一路固定电平表征电机方向，一路PWM信号表征电机转速，配合ESP32编码器模式测速。

    （5）板载OV2640摄像头接口、MIC、蜂鸣器、FLASH、5路舵机接口（通过PCA9685扩展）、WS2812接口及一路激光雷达接口。

    （6）电源部分，使用INA226对电池电压及电流进行检测，TPS5430开关电源芯片做一级降压，输出5V（3A）；TPS7333线性电源芯片做二级降压，输出3.3V。

原理图：

对原理图做一些补充说明：

    （1）TLE6209电机驱动

        TLE6209通过SPI配置芯片的工作模式、读取异常状态，实际使用跳过这一步也可，减少引脚资源占用。INH和DIS脚为芯片的使能引脚，INH=1，DIS=0，芯片使能，设计中置INH恒为1，通过控制DIS使能电机驱动。

        74HC74为双路D触发器，利用其锁存功能做硬件正交解码，PRE和CLR引脚需置1。

    （2）MP2639

        MP2639兼充电芯片和开关电源输出两用，通过PB和MODE两个引脚来定义其工作模式。MODE置1时，芯片进入放电模式（输出5V，但为使能）；此时，当PB检测到下降沿脉冲（按钮按下）,芯片放电使能，输出5V；再次按下按钮，芯片放电失能。具体的工作流程datasheet里有详细介绍。

    （3）TPS5430

        TPS5430最大输出电流3A，TPS5450则为5A，按需选用。

一些注意事项：

   （1）MPU6050的焊接温度不能超过260℃，具体见数据手册。

   （2）硬件方案供参考，可做适当裁剪，外设只需TLE6209+74HC74+MPU6050即可实现一辆最简的平衡小车，能够移动，通过ESP32的WIFI/蓝牙实现遥控。