Show page

Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

@@ Line 1: / Line 1: @@
+====== AutoDrift - Masina RC cu Drift si Telemetrie IMU in Timp Real ======
+===== Introducere =====
+AutoDrift este o masinuta RC construita pe un sasiu RWD cu roti spate din
+plastic dur, care permite generarea de drifturi naturale prin supravirare
+controlata. Masinuta este controlata wireless de pe telefon (iOS si Android)
+prin Bluetooth BLE, iar un senzor IMU MPU-6050 masoara in timp real unghiul
+de yaw si durata driftului, afisate live pe un display OLED SSD1306.
+Ideea proiectului porneste de la dorinta de a crea un produs interactiv si
+spectaculos care sa demonstreze practic controlul PWM al motoarelor,
+comunicarea I2C si UART, si procesarea datelor de la un senzor inertial
+pe microcontrollerul ATmega324P.
+Proiectul este util deoarece:
+  * permite controlul wireless intuitiv al unei masini RC de pe orice telefon;
+  * masoara si cuantifica fenomenul de drift printr-un senzor IMU in timp real;
+  * demonstreaza integrarea a 5 notiuni din laboratoarele PM intr-un produs fizic complet;
+  * produce un demo vizual impactant si reproductibil la PM Fair.
+**Ipoteza:** Credem ca aplicarea unui impuls PWM asimetric (diferenta peste
+% intre motorul stang si cel drept) combinat cu un viraj brusc va genera
+un unghi de drift masurabil de minim 30 de grade fata de axa de deplasare,
+deoarece reducerea tractiunii rotilor posterioare provoaca supravirare
+controlata detectabila de giroscopul MPU-6050.
+===== Descriere generala =====
+Sistemul este organizat in module functionale care comunica prin intermediul
+microcontrollerului ATmega324P. Acesta primeste comenzi de directie si viteza
+prin UART de la modulul HM-10 BLE, controleaza motoarele prin PWM via driverul
+L298N, citeste datele IMU prin I2C de la MPU-6050 si le afiseaza pe OLED-ul
+SSD1306 (tot I2C). LED-ul RGB ofera feedback vizual instant despre starea
+masinii.
+Schema bloc a sistemului:
+<code>
++-------------------------------------------------------------+
+|              AutoDrift - RC Drift Car                       |
+|  [Telefon iOS/Android]                                      |
+|         | Bluetooth BLE                                     |
+|     [HM-10 BLE] ---UART---> [ATmega324P]                    |
+|                                   |                         |
+|              +--------------------+------------------+      |
+|          [I2C bus]             [PWM]             [GPIO]     |
+|    [MPU-6050]  [SSD1306]      [L298N]           [LED RGB]   |
+|    Giroscop +  OLED Display  [Motor St] [Motor Dr]          |
+|                          [Servo SG90] - directie fata       |
++-------------------------------------------------------------+
+</code>
+Modulele principale ale proiectului sunt:
+  * **Unitatea de control - ATmega324P**: primeste comenzi UART de la HM-10, calculeaza PWM pentru motoare, citeste datele IMU prin I2C, actualizeaza display-ul OLED si controleaza LED-ul RGB.
+  * **Modulul de control wireless - HM-10 BLE**: comunica Bluetooth BLE 4.0 cu telefonul (compatibil iOS si Android), transmite comenzi de forma F/B/L/R/S prin UART catre ATmega.
+  * **Modulul IMU - MPU-6050**: furnizeaza date de acceleratie si viteza unghiulara pe 6 axe prin I2C; folosit pentru detectia si masurarea unghiului de yaw in timpul driftului.
+  * **Modulul de afisare - OLED SSD1306 128x64**: afiseaza in timp real unghiul de yaw, durata sesiunii de drift si starea conexiunii Bluetooth.
+  * **Modulul de actionare - L298N + motoare DC**: controleaza independent motorul stang si cel drept prin PWM pentru mers, viraj si generarea driftului.
+  * **Modulul de directie - Servo SG90**: controleaza unghiul rotilor fata printr-un semnal PWM generat de Timer.
+  * **Modulul de feedback vizual - LED RGB**: verde = mers normal, rosu = drift activ, albastru = Bluetooth conectat.
+Interactiunea dintre module:
+  * Telefonul trimite comenzi BLE catre modulul HM-10.
+  * HM-10 transmite comenzile prin UART catre ATmega324P.
+  * ATmega parseaza comanda si genereaza semnale PWM catre L298N.
+  * L298N alimenteaza diferential motoarele DC pentru a produce driftul.
+  * MPU-6050 masoara unghiul de yaw prin I2C la fiecare 20ms.
+  * ATmega actualizeaza display-ul OLED si LED-ul RGB in functie de starea curenta.
+===== Hardware Design =====
+==== Lista de componente ====
+^ Referinta ^ Componenta ^ Cantitate ^
+| U1 | ATmega324P (placa de dezvoltare PM) | 1 |
+| U2 | MPU-6050 (giroscop + accelerometru, I2C) | 1 |
+| U3 | HM-10 BLE Module (Bluetooth 4.0, UART) | 1 |
+| DISP1 | OLED SSD1306 128x64 (I2C) | 1 |
+| DRV1 | L298N Motor Driver | 1 |
+| M1, M2 | Motoare DC 3-6V (tractiune spate) | 2 |
+| SRV1 | Servo SG90 (directie fata) | 1 |
+| LED1 | LED RGB catod comun | 1 |
+| R1, R2, R3 | Rezistoare 220 ohm (limitare curent LED) | 3 |
+| BAT1 | Baterie LiPo 7.4V 2S | 1 |
+| REG1 | Regulator tensiune 5V (LM7805 sau LM2596) | 1 |
+| BB1 | Breadboard | 1 |
+| — | Sasiu RWD low-profile | 1 |
+| — | Roti spate din plastic dur (low-friction) | 1 set |
+| — | Fire jumper tata-tata / tata-mama | — |
+==== Conexiuni electrice ====
+^ Pin ATmega324P ^ Tip ^ Conectat la ^
+| PD0 (RXD) | UART RX | TX - HM-10 BLE |
+| PD1 (TXD) | UART TX | RX - HM-10 BLE |
+| PC0 (SCL) | I2C SCL | SCL - MPU-6050 + SCL - SSD1306 |
+| PC1 (SDA) | I2C SDA | SDA - MPU-6050 + SDA - SSD1306 |
+| PB3 (OC0A) | PWM | ENA - L298N (motor stang) |
+| PD4 | GPIO | IN1 - L298N |
+| PD5 | GPIO | IN2 - L298N |
+| PB4 (OC0B) | PWM | ENB - L298N (motor drept) |
+| PD6 | GPIO | IN3 - L298N |
+| PD7 | GPIO | IN4 - L298N |
+| PB1 (OC1A) | PWM / Timer1 | Semnal servo SG90 (50Hz, 1-2ms) |
+| PC2 | GPIO / PWM | LED RGB - R |
+| PC3 | GPIO / PWM | LED RGB - G |
+| PC4 | GPIO / PWM | LED RGB - B |
+| VCC (5V) | Power | HM-10, MPU-6050, SSD1306, L298N logic |
+| GND | GND | Masa comuna |
+==== Detalii module hardware ====
+=== Modulul de control wireless - HM-10 BLE ===
+Modulul HM-10 utilizeaza Bluetooth Low Energy 4.0, compatibil atat cu iOS
+cat si cu Android, spre deosebire de HC-05 care functioneaza doar cu Android.
+Comunicarea cu ATmega se face prin UART la 9600 baud. Pe telefon se poate
+folosi orice aplicatie de tip BLE joystick (ex: ''Bluetooth for Arduino'' pe
+App Store, ''Serial Bluetooth Terminal'' pe Play Store).
+=== Modulul IMU - MPU-6050 ===
+MPU-6050 este conectat pe magistrala I2C impreuna cu display-ul OLED,
+ambele pe pinii PC0 (SCL) si PC1 (SDA). Adresa I2C implicita este ''0x68''.
+Datele de viteza unghiulara de pe axa Z (GYRO_ZOUT) sunt citite la fiecare
+ms si integrate software pentru a obtine unghiul de yaw curent.
+Detectia driftului activ se face cand:
+  * viteza unghiulara pe axa Z depaseste pragul de 50 grade/secunda;
+  * sau unghiul integrat depaseste 15 grade fata de directia initiala.
+=== Modulul de actionare - L298N ===
+L298N controleaza independent cei doi motori DC. Driftul se genereaza prin
+aplicarea unui PWM asimetric: motorul din exteriorul virajului primeste duty
+cycle mai mare decat cel din interior, provocand supravirarea rotilor spate
+pe suprafata cu frictiune redusa.
+=== Servo SG90 - directie fata ===
+Servo-ul primeste un semnal PWM de 50Hz generat de Timer1 al ATmega.
+Pozitia neutra corespunde unui duty cycle de 1.5ms, stanga la 1ms
+si dreapta la 2ms. Comanda de directie din aplicatia de telefon
+modifica proportional valoarea duty cycle-ului.
+===== Software Design =====
+TODO - va fi completat in etapa urmatoare.
+Se planifica implementarea urmatoarelor functionalitati:
+  * receptie comenzi UART de la HM-10 si parsarea lor (F/B/L/R/S);
+  * control PWM independent motoare stanga/dreapta cu Timer0;
+  * control servo directie cu Timer1 (semnal 50Hz, duty cycle 1-2ms);
+  * citire date IMU MPU-6050 prin I2C (registrii GYRO_ZOUT_H si GYRO_ZOUT_L);
+  * calcul unghi de drift prin integrare viteza unghiulara pe axa Z;
+  * detectie drift activ (prag viteza unghiulara > 50 grade/secunda);
+  * afisare OLED: unghi yaw, durata drift, status Bluetooth;
+  * control LED RGB in functie de starea curenta.
+Structura principala a algoritmului:
+<code>
+setup:
+  initializeaza UART (9600 baud) pentru HM-10
+  initializeaza I2C pentru MPU-6050 si SSD1306
+  initializeaza Timer0 pentru PWM motoare
+  initializeaza Timer1 pentru servo (50Hz)
+  initializeaza GPIO pentru L298N si LED RGB
+  afiseaza ecran de start pe OLED
+loop (la fiecare 20ms):
+  citeste comanda UART de la HM-10
+  parseaza comanda (F/B/L/R/S + intensitate)
+  calculeaza PWM stanga si dreapta
+  aplica PWM la L298N
+  actualizeaza servo directie
+  citeste GYRO_ZOUT de la MPU-6050 prin I2C
+  integreaza viteza unghiulara => unghi yaw
+  detecteaza drift activ (prag unghi sau viteza)
+  actualizeaza OLED (unghi, durata drift, status BT)
+  actualizeaza LED RGB (verde/rosu/albastru)
+</code>
+===== Rezultate Obtinute =====
+TODO - va fi completat dupa implementare si testare.
+Metrici tinta propuse:
+  * unghi de drift masurabil de minim 30 de grade fata de axa de deplasare;
+  * latenta comanda Bluetooth -> reactie motor sub 100ms;
+  * rata de citire IMU de minim 50Hz;
+  * durata drift afisata cu precizie de +/- 100ms;
+  * rata de succes a manevrelor de drift de minim 80% din 10 incercari consecutive.
+===== Concluzii =====
+TODO - va fi completat la finalul proiectului.
+Proiectul isi propune sa demonstreze folosirea practica a comunicatiei
+Bluetooth BLE, a controlului PWM al motoarelor si a procesarii datelor
+de la un senzor IMU pe microcontrollerul ATmega324P. Prin masurarea
+unghiului de yaw in timp real, sistemul poate cuantifica si afisa
+fenomenul de drift intr-un mod interactiv si spectaculos.
+===== Download =====
+TODO - se va adauga arhiva proiectului dupa implementare.
+Arhiva finala va contine:
+  * codul sursa AVR-GCC;
+  * schema electrica (KiCad / Fritzing);
+  * README cu instructiuni de compilare si upload;
+  * ChangeLog.
+Link repository Git: TODO
+===== Jurnal =====
+^ Data ^ Activitate ^
+| 09.05.2026 | Alegerea temei proiectului si realizarea documentatiei initiale. |
+| 09.05.2026 | Definirea modulelor principale si a schemei bloc. |
+| 09.05.2026 | Stabilirea listei de componente hardware. |
+===== Bibliografie/Resurse =====
+==== Resurse Hardware ====
+  * [[https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-42743-ATmega324P_Datasheet.pdf|Datasheet ATmega324P]]
+  * [[https://invensense.tdk.com/wp-content/uploads/2015/02/MPU-6000-Datasheet1.pdf|Datasheet MPU-6050]]
+  * [[https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/SSD1306.pdf|Datasheet SSD1306 OLED]]
+  * [[https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece4760/PIC32/uart/HM10/DSD%20TECH%20HM-10%20datasheet.pdf|Datasheet HM-10 BLE Module]]
+  * [[https://ocw.cs.pub.ro/courses/_media/pm/hardware-cheatsheet.pdf|Hardware Cheatsheet ATmega324A - PM OCW]]
+==== Resurse Software ====
+  * [[https://ocw.cs.pub.ro/courses/pm/lab/lab0-2024|Laboratorul 0: GPIO - PM OCW]]
+  * [[https://ocw.cs.pub.ro/courses/pm/lab/lab1-2023|Laboratorul 1: UART - PM OCW]]
+  * [[https://ocw.cs.pub.ro/courses/pm/lab/lab2-2023|Laboratorul 2: Intreruperi - PM OCW]]
+  * [[https://ocw.cs.pub.ro/courses/pm/lab/lab3-2023-2024|Laboratorul 3: Timere. PWM - PM OCW]]
+  * [[https://ocw.cs.pub.ro/courses/pm/lab/lab6-2023-2024|Laboratorul 6: I2C - PM OCW]]