1. 项目背景与需求分析
在工业4.0和智能制造的大背景下，运输机器人作为自动化物流系统的核心设备，正在从传统的大型AGV向小型化、智能化方向发展。MSP430系列单片机因其超低功耗特性，成为电池供电移动设备的理想选择。我们设计的这款运输机器人主要面向中小型工厂的物料转运需求，需要在有限的空间内实现精准导航和可靠运输。
传统运输机器人常采用STM32或Arduino作为主控，但在持续运行场景下功耗较高。MSP430的运行电流可低至200μA/MHz，在同样电池容量下可延长3-5倍工作时间。这个优势使其特别适合需要长时间自主运行的运输设备。
2. 硬件系统架构设计
2.1 主控模块选型
我们选用MSP430F5529作为核心控制器，这款芯片具有以下特点：
- 25MHz主频的32位CPU内核
- 128KB Flash + 8KB RAM存储空间
- 12位ADC和多达4个硬件UART接口
- 集成USB 2.0 PHY接口
- 工作电压范围1.8-3.6V
相比同价位ARM芯片，MSP430在保持足够计算性能的同时，休眠模式功耗仅0.1μA，可大幅提升电池续航。
2.2 运动控制系统
采用双电机差分驱动方案：
- 2个带编码器的直流减速电机（12V/30W）
- TB6612FNG双H桥驱动芯片
- 500线光电编码器
电机控制算法采用增量式PID，通过编码器反馈实现闭环控制。MSP430的Timer_A模块可生成精确PWM信号，同时捕获编码器脉冲。
2.3 导航与感知系统
组合导航方案：
- 低成本激光雷达（RPLIDAR A1）
- 6轴IMU（MPU6050）
- 红外避障传感器（4组）
- 磁导航传感器（用于轨道跟踪）
MSP430通过I2C接口读取IMU数据，UART连接激光雷达。由于处理能力有限，原始点云数据需在雷达模块内完成预处理。
3. 软件系统实现
3.1 实时操作系统选择
采用TI-RTOS实时操作系统，其优势包括：
- 专为MSP430优化的内核
- 内存占用仅4KB
- 提供任务调度、内存管理等基础服务
- 内置低功耗管理模块
系统任务划分：
- 导航任务（优先级最高）
- 电机控制任务
- 传感器数据处理任务
- 通信任务