Sysmic Robotics Firmware

Firmware académico y de investigación desarrollado por el equipo Sysmic Robotics de la Universidad Técnica Federico Santa María (UTFSM), orientado a la competencia internacional RoboCup. El sistema está diseñado para robots autónomos basados en microcontroladores STM32F7 e implementa control en tiempo real, comunicación inalámbrica y gestión de actuadores/sensores, empleando una arquitectura modular y orientada a tareas bajo FreeRTOS.

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Estructura del Proyecto

firmware/
├── Core/
│   ├── Inc/         # Encabezados de tareas, configuración global y periféricos
│   └── Src/         # Implementación de tareas, inicialización y lógica principal
├── Drivers/         # Controladores HAL y CMSIS para STM32F7
├── Middlewares/     # Librerías de terceros (ej. FreeRTOS)
├── Tools/           # Módulos de hardware: motores, sensores, radio, PID, etc.
├── Debug/           # Archivos de compilación y depuración
├── Release/         # Archivos de compilación para versión final
├── robot-firmware.ioc # Configuración STM32CubeMX (pines, clocks, RTOS)
├── STM32F767BITX_*.ld # Scripts de linker para memoria
└── README.md

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Descripción General

El firmware está diseñado para controlar robots móviles autónomos, integrando:

• Control de movimiento (Drive): gestión de motores y cinemática.
• Comunicación inalámbrica (Radio): intercambio de datos con estaciones base u otros robots mediante NRF24L01.
• Mecanismo de pateo (Kick): control de actuadores de disparo.
• Sensado: integración de sensores de distancia y detección de balón.
• Gestión de recursos: uso de FreeRTOS para tareas concurrentes y sincronización.

Principales módulos y tareas

• driveTask (Core/Inc/drive_task.h, Core/Src/drive_task.c):
  • Control de velocidad y dirección de motores usando lazo cerrado (PID).
  • Procesamiento de comandos de movimiento.
• radioTask (Core/Inc/radio_task.h, Core/Src/radio_task.c):
  • Comunicación inalámbrica vía NRF24L01.
  • Recepción y envío de comandos y telemetría.
• kickTask (Core/Inc/kick_task.h, Core/Src/kick_task.c):
  • Control del mecanismo de pateo y dribbler.
• ballDetectorTask (Core/Inc/ball_detector_task.h, Core/Src/ball_detector_task.c):
  • Detección de balón mediante sensor de distancia.
• system_globals (Core/Inc/system_globals.h, Core/Src/system_globals.c):
  • Variables globales y configuración compartida entre tareas.
• Drivers y herramientas (Tools/):
  • motor, encoder, PID, board, nrf24, vl6180x, MAX581x, etc.: módulos reutilizables para hardware específico.

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Sistema Operativo: FreeRTOS

El firmware utiliza FreeRTOS para la gestión de tareas concurrentes, temporización y sincronización. Cada funcionalidad principal se implementa como una tarea independiente, permitiendo modularidad y escalabilidad.

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Dependencias

• STM32CubeIDE (o entorno compatible con STM32F7)
• FreeRTOS (integrado vía STM32CubeMX)
• HAL STM32F7xx Drivers
• Módulo NRF24L01 (u otro compatible)

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Compilación y Uso

1. Clonar el repositorio:

   git clone https://github.com/Sysmic-Robotics/robot-firmware.git

2. Abrir el proyecto en STM32CubeIDE.
3. Compilar y cargar el firmware al microcontrolador (ST-Link u otro programador compatible).
4. Conectar sensores, motores y módulos según el diseño de hardware.

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Detalles de Hardware

• Microcontrolador: STM32F767BIT6 (Cortex-M7, 216 MHz, FPU, 512 KB RAM, 2 MB Flash)
• Módulo RF: NRF24L01+ (SPI)
• Sensores:
  • VL6180X (sensor de distancia por I2C)
  • Encoders para medición de velocidad de motores
• Actuadores:
  • Motores DC con controladores PWM
  • Módulo de pateo (solenoide controlado por MOSFET)
  • Dribbler (motor adicional)
• Otros:
  • Leds de estado
  • Pines de identificación de placa
  • Conversores DAC (MAX581x/MAX5814)

El diseño de hardware está orientado a robots móviles de competencia (ej. fútbol robótico), pero es adaptable a otras plataformas STM32F7.

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Licencia

Proyecto académico de Sysmic Robotics. Uso restringido a fines educativos e investigación.