Sensorik und Aktorik¶

Drive-Knoten Module¶

Datei	Klasse	Beschreibung
`robot_hal.hpp`	`RobotHAL`	Motorsteuerung (Cytron MDD3A), PWM (LEDC), Encoder-ISR (Quadratur)
`pid_controller.hpp`	`PidController`	PID-Regler mit Anti-Windup (Kp=0.4, Ki=0.1, Kd=0.0)
`diff_drive_kinematics.hpp`	`DiffDriveKinematics`	(v, w) → (v_l, v_r), Odometrie-Integration
`twai_can.hpp`	`TwaiCan`	CAN 2.0B Sender (TWAI, 1 Mbit/s), IDs 0x200–0x2FF

PID-Regelung (50 Hz, Core 1)¶

Encoder-Ticks → Ist-Geschwindigkeit (m/s) → PID → PWM-Duty → Motor
                                                ↑
                                      Soll-Geschwindigkeit (aus /cmd_vel)

LED-Steuerung (MOSFET-PWM)¶

SMD 5050 LED-Streifen via IRLZ24N MOSFET, LEDC Kanal 4. Konfigurierbar ueber /hardware_cmd (z-Feld = LED-PWM 0–255). Statusanzeige: Idle (Cyan pulsierend), Fahrt (Gruen), Fehler (Rot blinkend).

Sensor-Knoten Module¶

Datei	Klasse	Beschreibung
`range_sensor.hpp`	`RangeSensor`	HC-SR04 Ultraschall, ISR-basiert (Trigger/tryRead)
`cliff_sensor.hpp`	`CliffSensor`	MH-B IR Cliff-Sensor, GPIO-Poll
`mpu6050.hpp`	`MPU6050`	6-Achsen IMU (I2C, 0x68), Komplementaerfilter (alpha=0.98)
`ina260.hpp`	`INA260`	Leistungs-Monitor (I2C, 0x40), Spannung/Strom/Power
`pca9685.hpp`	`PCA9685`	16-Kanal PWM Servo-Controller (I2C, 0x41; Default 0x40, A0=HIGH wegen INA260-Konflikt), Pan/Tilt
`twai_can.hpp`	`TwaiCan`	CAN 2.0B Sender (TWAI, 1 Mbit/s), IDs 0x110–0x1F0

I2C-Bus (Wire, 400 kHz)¶

Geraet	Adresse	Zugriff	Core	Rate
MPU6050	0x68	Read	Core 1	50 Hz
INA260	0x40	Read	Core 1	2 Hz
PCA9685	0x41 (A0-Loetbruecke)	Write	Core 0	bei Aenderung

Batterie-Ueberwachung (INA260)¶

Spannung, Strom, Leistung mit 2 Hz
Unterspannungsschutz: < 9.5 V → /battery_shutdown (Event) an Drive-Knoten
Prozentberechnung: Lineare Interpolation 9.0–12.6 V (3S Li-Ion)

CAN-Bus (Optional, TWAI 1 Mbit/s)¶

Hardware: SN65HVD230 CAN-Transceiver auf beiden Knoten + MCP2515/SocketCAN auf Pi 5.

Drive-Knoten CAN-Frames (0x200–0x2FF)¶

ID	Inhalt	Rate	Bytes
0x200	Odom Position (x, y als float32 LE)	20 Hz	8
0x201	Odom Heading + Speed (yaw, v_linear)	20 Hz	8
0x210	Rad-Geschwindigkeit (L, R als float32 rad/s)	10 Hz	8
0x220	Motor-PWM (L, R als int16)	10 Hz	4
0x2F0	Heartbeat (flags + uptime_mod256)	1 Hz	2

Sensor-Knoten CAN-Frames (0x110–0x1F0)¶

ID	Inhalt	Rate	Bytes
0x110	Ultraschall Range (float32 LE, Meter)	10 Hz	4
0x120	Cliff (uint8: 0=OK, 1=Cliff)	20 Hz	1
0x130	IMU ax, ay, az (mg) + gz (4x int16)	50 Hz	8
0x131	IMU Heading (float32)	50 Hz	4
0x140	Batterie V/I/P (uint16 mV + int16 mA + uint16 mW)	2 Hz	6
0x141	Battery Shutdown (uint8: 0=OK, 1=Shutdown)	Event	1
0x1F0	Heartbeat (Flags, Uptime, I2C/Servo-Diagnostik)	1 Hz	8