、外存接口、实时时钟、CRC计算单元和模拟真随机数发生器在内的整套先进外设。STM32F407在STM32F405产品基础上增加了多个先进外设。这些性能使得F4系列可以较容易满足控制和信号处理功能混合的数字信号控制需求。高效的信号处理功能与Cortex-M4处理器系列的低能耗、低成本和易于使用的优点的组合，使得其可以为多轴电动机控制提供灵活解决方案。这些特点使得STM32F407特别适合微微鼠四轴伺服系统的信号处理。
[0032]本发明具有的有益效果是:
1、在运动过程中，充分考虑了电池在这个系统中的作用，基于STM32F407+FPGA控制器时刻都在对微微鼠的运行状态进行监测和运算，避免了大电流的产生，所以从根本上解决了大电流对电池的冲击，避免了由于大电流放电而引起的电池过度老化现象的发生。
[0033]2、采用第一传感器S1、第二传感器S2、第三传感器S5和第四传感器S6探索迷宫技术替代原有的六组传感器探索迷宫技术不仅减少了系统中各传感器组的干扰，并提高了迷宫挡墙采集频率，有利于提高系统的运算速度。
[0034]3、为了充分提高微微鼠系统的稳定性和行驶能力，并兼顾两轮中置转向的优点，本发明舍弃了传统实时四驱结构，采用中驱+后驱的复合结构:中置驱动的电机功率功率较大，后置驱动的两个个电机功率较小，只有在动力需求较高时才启动后驱，起到助力作用。由于采用四轮驱动技术，微微鼠前后轮都有动力，可按迷宫地面和周围环境状态不同而将需求扭矩按不同比例分布在前后所有的轮子上，以提高微微鼠的行驶能力。
[0035]4、根据需要实现分时四驱。在正常行驶环境下，由于需求功率不是很大，中驱的两个电机就能满足，为了节省能量，微微鼠一般会采用释放后轮，采用中置轮驱动的方式；而一旦遇到路面灰尘较多或加速状况时，STM32407会自动检测并立即将微微鼠需求扭矩分配给后置两个助力驱动轮，同时控制器改变电机M的伺服控制，微微鼠系统自然切换到四轮驱动状态，增强了微微鼠的附着力和操控性。
[0036]5、由于采用中驱+后驱的复合四轮驱动方式，当需要加速行驶时，把动力分配到四个电机，一旦一个动力轮由于地面、机械结构等造成暂时离开地面，STM32407可以重新分配扭矩，把更多的扭矩分配在未失速的驱动轮上，使系统迅速脱离不稳定状态，重新回到四轴动力平衡状态，使得微微鼠具有更好的直线行走功能。
[0037]6、微微鼠转向时，为了保证旋转的稳定性，采用中置的两驱动轮实现转弯，并释放后置的两助力驱动轮。
[0038]7、四轮微微鼠系统在正常行驶时如果设计不当造成重心前偏，将导致后侧驱动轮上承受的正压力减小，STM32407会自动调整后侧的动力分配，使系统处于一种新的平衡状态，防止微微鼠打滑。
[0039]8、四轮微微鼠系统在正常行驶时如果设计不当造成重心侧偏，将导致一侧驱动轮上承受的正压力减小，STM32407会自动调整这一侧的动力分配，使系统处于一种新的平衡状态，防止微微鼠打滑。
[0040]9、在微微鼠行走过程中，控制器实时对其行走速度、地面等状况进行检测，并通过调节电机M的伺服控制来有效调节真空装置对地面的吸附力，增加了微微鼠与地面的摩擦系数，彻底消除了微微鼠在行走时打滑现象的发生。
[0041]10、在此微微鼠系统引入了陀螺仪Gl和加速度计Al，可以精确测量出微微鼠时候的动态参数，并实现微微鼠的速度大小和方向的独立控制，实现全程导航和二次补偿，有利于提尚微微鼠的稳定性和动态性能。
[0042]11、由FPGA处理微微鼠的五只直流电机的独立伺服控制，充分发挥FPGA控制方面的特长以及程序移植功能，使得控制比较简单，大大提高了运算速度，解决了单片机软件运行较慢的瓶颈，缩短了开发周期短，并且程序可移植能力强。
[0043]12、由于本控制器采用FPGA处理大量的数据与算法，把STM32F407从繁重的工作量中解脱出来，有效地防止了程序的“跑飞”，抗干扰能力大大增强。
[0044]13、由FPGA输出PffM调制信号和方向信号，通过驱动电路可以直接五轴驱动直流电机，不仅减轻了 STM32F407的负担，简化了接口电路，而且省去了 STM32F407内部编写位置、速度控制程序，以及各种PID算法的麻烦，使得系统的调试简单。
[0045]14、在微微鼠运行过程中，STM32F407会对第一电机X、第二电机Y、第三电机R和第四电机Z的转矩进行在线辨识并利用电机力矩与电流的关系进行补偿，减少了电机转矩抖动对微微鼠快速探索和冲刺的影响。
[0046]15、在控制算法中，STM32F4079可以根据第一传感器S1、第二传感器S2、第三传感器S5和第四传感器S6的采集值与预设值之间的偏差大小自动调整FPGA内部的PID参数，轻松实现分段P、PD、PID控制和非线性PID控制，使系统具有一定的自适应。
[0047]16、FPGA的中断命令可以很好的解决微微鼠在运行过程中遇到撞墙情况发生的电机堵转，利用中断命令可在输出超出设定值时STM32F407立即停止输出并发出中断指令，从而有效地解决了堵转问题。
[0048]17、本发明基本实现全贴片元器件材料，不仅节省了控制板占用空间，而且有利于体积和重量的减轻，有利于提高微微鼠的稳定性和动态性能。
【附图说明】
[0049]图1为二轮驱动微微鼠二维图。
[0050]图2为微微鼠16*16迷宫示意图。
[0051]图3为微微鼠32*32迷宫示意图。
[0052]图4为四眼四轮驱动微微鼠二维原理图。
[0053]图5为四轮全数字微微鼠伺服控制程序框图。
[0054]图6为基于STM32F407+FPGA双核四轮微微鼠原理框图。。
[0055]图7为STM32F407与FPGA连接示意图。
[0056]图8、图9均为图7的局部放大图。
[0057]图10为微微鼠导航模式。
【具体实施方式】
[0058]下面结合附图，对本发明做进一步的说明。
[0059]为了便于解释，微微鼠中部指的是微微鼠中线处、微微鼠后部指的是远离第一传感器S1、第二传感器S2、第三传感器S5和第四传感器S6的微微鼠一侧，具体位置参照附图。微微鼠下表面指的是与设有电池、第一传感器S1、第二传感器S2、第三传感器S5、第四传感器S6等所在的面相反的面。第一电机X、第二电机Y、第三电机R、第四电机Z分别与X轮、Y轮、R轮、Z轮对应，X轮和Z轮位于微微鼠右侧、Y轮和R轮位于微微鼠的左侧，X轮和Y轮位于微微鼠中部、R轮和Z轮位于微微鼠后部。第五电机M指的是与真空装置对应的电机，电机X、电机Y、电机R、电机Z和电机M分别为第一电机X、第二电机Y和第三电机M的简写，传感器S1、传感器S2、传感器S5和传感器S6分别为第一传感器S1、第二传感器S2、第三传感器S5和第四传感器S6的简写。电流传感器Cl、电流传感器C2、电流传感器C3和电流传感器C4分别为第一电流传感器Cl、第二电流传感器C2、第三电流传感器C3和第四电流传感器C4简写。X轴和Y轴指的是图中3中所示的X轴和Y轴，为了方便描述，给出了具体的起点坐标和终点坐标，例如起点坐标(0，0)，例如终点坐标(F，F)、(F，10)、(10，F)、(10，10)，在实际应用中可能会发生改变。单墙导航模式指的时微微鼠两侧只有其中一侧有挡墙时进入的模式，单墙导航模式分为左单墙导航模式和右单墙导航模式；双墙导航模式指的时微微鼠两侧均有挡墙时进入的模式。这些定义仅为了本领域技术人员能够理解本申请内容，不应视为对保护范围或使用方法的限定。
[0060]本发明为克服单一单片机不能满足微微鼠行走的稳定性和快速性的要求，舍弃了国产微微鼠所采用的单一单片机工作模式，在吸收国外先进控制思想的前提下，自主发明了基于STM32F407+FPGA的全新控制模式，形成基于STM32F407+FPGA的全新五轴直流伺服控制器，此控制器充分考虑电池在这个系统的作用，控制板以FPGA为处理核心，以光电编码器、电流传感器为反馈元件来构成五轴直流电机同步伺服系统，来完成微微鼠五轴位置环、速度环、电流环的三闭环调节功能，从而把控制系统中工作量最大的五轴直流电机同步伺服系统(四轴微微鼠行走伺服系统+单轴真空抽吸电机伺服控制)由FPGA处理，充分发挥FPGA数据处理速度较快的特点，而人机界面、迷宫探知、迷宫存储、加速度、速度和位置数据存储、I/O控制等功能交给STM32F407完成，这样就实现了 STM32F407与FPGA的分工，STM32F407从复杂的工作当中解脱出来、实现部分的信号处理算法和FPGA的控制逻辑，并响应中断，同时二者之间也可以进行通讯，实时进行数据交换和调用。
[0061]本发明使用时，先把微微鼠放在迷宫起始点，在电源打开状态下，微微鼠先进入自锁状态，控制器首先开启电机M，自动调整微微鼠与地面的摩擦力系数。微微鼠依靠第一传感器S1、第二传感器S2、第三传感器S5和第四传感器S6根据实际导航环境传输参数给STM32F407