超电教学文档
超电板即超级电容控制板，由上板（控制板）和下极（功率板）组成，本次报告是基于刘学姐版本的超电板，主要介绍超电板的相关组成以及如何进行超电板的焊接、测试、采样和上车，即以实操为主，建议学完理论再看比较好，不看也可以操作，但请看完此文档后进行。
一、介绍超电板¶
以下为超电板上板的实物图：¶
以下为超电板下板的实物图：¶
二、上板焊接¶
焊接上板时，焊接顺序可以为（仅供参考）：1.焊接采样芯片的外围电路（包括电阻、电容和电感之类的，但不包括采样电阻） 2.焊接采样芯片（三个电流采样芯片和一个电压采样芯片） 3.焊接CAN通信芯片及其外围电路 4.焊接F4极片及其外围电路 5.焊接背面的元器件 6.焊接采样电阻 7.焊接复位按键和RGB灯 7.焊接通道口（三个4Pin和一个2Pin）、端子（弯针XT30母两个和与下板连接的直针XT30公两个）和排针（包括PWM波走过的4Pin和电源走过的三个2Pin）。
注意事项：¶
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焊接时可以先选择焊接区域，比如我要先焊接采样芯片的外围电路，可以先打开原理图和PCB，对着位置，在你所要焊接的区域全部涂上锡膏，然后找到元器件后一个一个贴上去，最后拿到焊台焊接（热风枪很快）。焊接结束后可以用洗板水清洁板子。
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焊接时要注意锡的用量，不要连锡，以免短路，尤其是芯片引脚。焊接芯片引脚时可以用助焊膏先涂一遍再焊接，助焊膏可以让焊点粒粒分明，避免连锡。
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焊接RGB和通道口的时候不要用风枪吹太久，否则会吹化器件，造成损坏。
极. 焊接排针时要注意横平竖直以及贴着板子焊接，这样与下板拼接时才会流畅。
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注意两个端子的位置（底盘端的XT30在下，电池端的XT30在上），可以看板子上的标记和端子上的正负号，都是一一对应的。
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插上电后如果上板唯一的LED亮起，则可以初步判断焊接成功。然后烧录代码，如果成功烧录，且RGB显示红灯，则说明上板主控部分正常。（采样部分需要后续测试才知道能不能用）
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短路时请依据原理极，优先从电源部分排查，其次是各个芯片如果烧坏时也会短路。
三、下板焊接¶
焊接下板时可以参考以下顺序：1.焊接中央大电感 2.焊接三个降压模块（24降12、12降5、5降3.3），包括正面和背面器件，然后通电测试，先观察三个降压模块接出来的LED是否都点亮，然后用万用表看电压极否正常降压 3.焊接PWM放大电路 4.焊接滤波电容（板子下方对称的那两排电容，包括贴片和固态）4.先焊接上路MOS管，然后拿一个正常的上板拼接下板，观察四路PWM信号是否正常放大 5.接着焊接下路MOS管，然后继续拼接上板，接入学生电源和负载仪，看输出电压与理论值，相差不大时则说明下板完好。
注意事项：¶
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焊接优先焊中央大电感，需要热风枪开300度高温一直吹，直到电感贴和板子。
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下板的所有电容和电感的耐压值必须为50V！！！
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下板发生故障时一般会严重发热，哪里发热拆哪里。
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电感发生啸叫问题时，可以尝试替换周围的电容或电阻值，用更大的来代替。
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找不到相应电阻时，可以用相似的阻值去替换。
四、板子现象图片展示¶
五、采样¶
完成了焊接，并测试完没有问题后，我们就得到了一块新生的超电板，接下来就是为它的采样数据进行校准，使得它可以完成电压电流的精准采样。在采样之前，先了解一下我们所需要接触的代码。¶
打开刘学姐的代码后，找到6C1文件下的两个源文件（.c文件），接下来我们要进行的操作只需在这两个源文件里的代码中进行即可。
代码中开头部分有食用手册，里面有告诉我们，当我们的超电正在进行何种测试时，代码应该如何操作。
比如食用手册里面的①操作就是我们前面说的：
这一步是需要烧录好程序的上板和只剩下下路MOS管没焊的下板拼接极，才会进行的测试。
桥臂和占空比代码如上所示，这两部分代码要么同时关闭，要么同时开启，只有打开了桥臂，修改占空比才有意义，否则就相当于“你不开麦，你还想唱歌让所有人听见”，显然不可能。
上面为PID代码，前面被注释表示此代码关闭，如果要开启则把注释符号删除即可。
上面代码为串口通信代码，开启此代码后，可以接电脑的串口调试助手观察采样数据的变化。修改串口函数的第二个参数可以输出相应的数据流。
以上所展示的代码即为食用手册下①的操作解释，除此之外，还有②③④里面的操作：
“负载时的允许功率”和“裁判系统的允许功率”这几行代码的开启和关闭的操作跟上面一样，图片里面是关闭状态。什么时候开启，什么时候关闭，极意看食用手册。一般来说，这两个要么同时关（测桥臂（①）和采样时（②）），要么一开一关（测负载充放电时（③）是负载允许开，裁判系统允许关；上车时（④）反过来），不存在两个都开的情况。
之前上面提到的串口代码是在校正时开的；而上图的VOFA+代码，则在测试负载充放电的时候开。这两个代码同时只能开启一个，请依据食用手册开关。上车后这两个代码都要关闭。
除了上面食用手册提到的操作，还有一些代码则在core.c中有备注要在什么时候开关，比如以下代码：
请仔细阅读core.c代码中的注释后，根据你要进行的测试改写代码（其实就是开闭代码）。
接下来介绍一下串口调试助手：¶
上面是我用的串口调试助手，这种小软件长的虽然有点不一样，但核心功能大差不差，要与我同款的话可以去找b站的铁头山羊（这个up是学HAL库的不二之选，虽然会断更）。
上面我框出的地方串口号要极识别到，然后点下面的打开，就可以收到超电传出来的数据流。下面我教一下怎么结合超电板、学生电源、负载仪、电池、excel和代码进行五个数据的校准。
数据校准从简单到复杂为：1.电池端电压 -> 2.电池端电流 = 3.底盘电流 -> 4.电容电流 -> 5.电容电压。所以接下来我们将遵循这个顺序讲解怎么进行校准。¶
打开ADC_DMA.c文件，找到以下语句：
p表示结构体，内部有IBAT（电池端电流值）、IChassis（底盘端电流值）、ICAP（电容端电流值）、VBAT（电池端电压值）和VCAP（电容端电压值）。我们先看其中的一串公式：
红框中的公式不用动，红框后面的两个校准值就是我们接下来要去求解的数据。
当你要校准某一数据时，把红框后面的校准值删除：
删除后再根据要求，编译下载到单片机。
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电池端电压采样的校准¶
代码core.c中，串口printf选择VB极T，关闭pid，关闭桥臂，关闭修改占空比。删除ADC_DMA.c中相应的旧的校准值，然后烧录到单片机后按复位按钮，之后断开Stlink与超电板的联系，记得串口接好（TX与RX交叉相接）。
给超电板电池端接上学生电源，调整电压从21V开始，每次采样结束后增加0.5V然后进行下一次采样。
接好学生电源后打开电源，然后连接串口调试助手，前3s的数据先多次清除，然后别动，心中默数8-10s，然后关闭串口，选中全部数据（ctrl+A），复制（ctrl+C）。
打开excel（不是WPS），选中A1单元格，然后将数据复制进去，再次选中单元格，找到数据选项卡下的分列选项，打开后，选择分隔符，点击下一步；然后选择逗号，点击下一步；然后直接点击下一步，点击完成即可。然后建两列数据，分别为实际值和测量值，然后把实际数据写在实际值下，采样值的均值写在测量值下，最少写八行。
写满后在数据选项卡下找到数据分析选项（一般在极右边），点开选择回归分析，其中Y值为实际值，X值为测量值，点击确定后生成新的表格，里面有回归分析极，依据下图步骤找到新的校准值，然后保留三位小数四舍五入一下写入，注意数据后面加上后缀“f”。
把修改后的代码重新烧录一遍，然后再次采样，观察串口数据，若误差在0.1以内，则合格。
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电池端和底盘端电流采样的校准¶
代码core.c中串口printf选则IBAT或IChassis，关闭pid，关闭桥臂，关闭修改占空比。ADC_DMA.c代码中要校准哪个值，就把哪个的旧的校准值删除。
超电电池端接大疆电池，要校准哪个负载仪接底盘，选择恒流模式。负载仪的电流从1.5A开始往上加到8A，每次加0.5A。（这步和上面的电压校准类似）
实际值读取放电流值，测量值读取串口数据的均值。
需要注意的是采样电流时，数据在一开始的时候会有很大的抖动，串口打开后，等待负载仪的数值波动直到稳定（有时候你觉得稳定了，其实几秒后又开始抖动），然后再清除串口数据（可以多清除几次）。心里默数8-10s后即可关闭串口以暂停数据接收，然后全选数据粘贴到excel，其余步骤和上面一样。
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电容端电流的校准¶
代码core.c中的串口printf选择ICAP，关闭pid，打开桥臂，打开修改占空比，设置BUCK侧为0.5，BOOST侧为0.8，删除ADC_DMA.c中旧的校准值烧录到单片机，复位。
负载仪接电容端，选择恒流模式，大疆电池接电池端。
负载仪从1.5A加到8A，每次加0.5A。
excel操作与上面一致。
4.电容端电压的校准¶
代码core.c中的串口printf选择VCAP，关闭pid，打开桥臂，打开修改占空比，设置BUCK和侧，删除ADC_DMA.c中旧的校准值，烧录到单片机，复位。
电池端接学生电源设置为24V，负载仪接电容端。
这里和上面不一样的是，我们每次要调整的地方是代码core.c中的占空比，要调整七八次（因为eccel中的实际值和测量值都要八行数据嘛），数据调整的规则为输出电压不超过40V。这里给出我之前的占空比值，可以参考（电容端电压的理论值计算：24*BUCK/BOOST）：
BUCK BOOST 理论值 RGB灯状态 0.3 0.8 9V 蓝 0.4 0.8 12V 蓝 0.5 0.8 15V 蓝 0.6 极.8 18V 蓝 0.7 0.8 21V 绿 0.8 0.7 27.42V 绿 0.8 0.6 32V 绿 0.8 0.5 38.4V 绿
注意每次修改完占空比后，要重新烧录复位。
后面的步骤为excel和串口调试助手的操作，与上面一致。
注意事项：
1.每次烧录完后先复位，然后一定要拔出来！！！（Stlink不拔出来会影响后面的校准）
2.电压校准电池端接学生电源，电流校准电池端接大疆电池（因为电流校准时，电流需要跑到7A，学生电压没法跑那么大的电流）。
3.线性回归的时候，Y为实际值（一眼就可以看出来的），X为测量值（串口数据的均值）。
4.注意线序
5.电压校准后误差要在0.1V以内；电流校准后误差要在0.01以内
6.不行再嵌套一个回归校准值，或再次采样校准
六、VOFA+测试¶
根据core.c中的食用手册和注释，开关代码，烧录进超电，然后复位；然后测一下电容组的电压，要维持再10V左右，低了用学生电源充，高了用负载仪放电。
电池端接大疆电池，底盘端接负载仪，电容端接电容组，串口不接，VOFA+口接电脑，要注意线序不要错。
打开电脑VOFA+：
至于要显示哪三个数据，具体依据要求。下面以VCAP、IBAT、PBAT三个数据为例：
负载仪选择恒功率模式，从40W开始，每次加40W，最大到200W。
看VCAP曲线，到达15V时，打开负载仪，降到6V极，关闭负载仪。观察曲线是否有异常，期间负载仪加40W。
参考曲线如下：
也有可能如下：
如果不是以上波形，则超电不合格。
七、上车测试¶
代码依据食用手册开关，然后烧录复位，拔掉Stlink。
与电控对接，接好极，要接CAN线和无线极录，一个接电脑，一个接超电的VOFA+口。
打开VOFA+，启动机器人，看波形。
合格后关闭VOFA+代码，重新烧录复位。
关于上车时的接线（补充）¶
考虑到电控对超电接线可能不了解，需要我们来接线，下面给出超电接线步骤：
以下为电调模块：
以下为电源管理模块（简称电管）
以下为接线草图：
通过以上七步后，该超电板即可投入比赛。
异常现象与处理¶
异常现象即在超电制作的过程中，发生的诸如冒烟，灯不亮等硬件和代码层面的非正常现象，以下是我遇到的一些异常现象（不全面），下面的内容为逐步完善的内容，欢迎各位硬件组成员遇到后写入。
一、下板灯不亮¶
可能原因：1.VIN与GND短路 2.降压芯片损坏 3.阻值容值感值不对 4.虚焊
处理办法：先判断是否为原因1，用万用表在VIN和GND处测是否连通，如果连通，则慢慢根据原理图找哪里连通（依据经验，芯片损坏比较容易连通）；如果这个正常，则单独对三个模块的输出测电压，如果电压正常降压，可能是LED虚焊导致不亮；若异常，看是哪部分异常，根据原理图去倒推，然后把相关元器件换极。实在找不到问题就把整个模块重焊。
二、下板发热¶
可能原因：1.器件数值不对 2.焊接不到位，连锡了 3.芯片损坏
处理办法：找到发热区，然后把发热区的器件换一遍；如果还会发热，则可能是远处的问题，根据原理图判断是什么让它发热的，找到相关芯片和其他的器件，换掉。电容耐压值要用50V的，否则出问题了很难找到。
三、电感啸叫¶
可能原因：1.电感没焊好 2.电感周围的电阻阻值不对 3.滤波电容数值太小 4.铜皮裸露
处理办法：侧看电感是否与焊盘平齐，否则重焊；再看是否有铜皮裸露，有的话丢了吧，这个下板废了；再看与电感有关的电阻阻值是否太小了，比如原理图里的“开窗”部分，四个二极管附件的电阻换成10r（我用的原理图版本电阻为2r）；还可以换一下开窗中的电容，换一个数值大一些的。
四、上板短路¶
可能原因：1.芯片烧了 2.连锡了
处理办法：把你觉得坏了的芯片拆了，再用万用表测是否还短路，直到万用表不叫为止；如果全拆了还叫，那可能就是焊的时候哪个地方连在一起极，看看晶振底部，04封装的器件有没有焊好。
五、超电降压不正常，如占空比0.5、0.8的情况下输入24V，输出的电压与15V相差过大¶
可能原因：1.下板驱动（ucc27211芯片）坏了 2.驱动周围的电路没焊好 3.供电不正常（ucc27211需要12V供电） 4.上板给的PWM有问题
处理办法：换驱动；测上板传下来的PWM波是否正常；看看供电正常与否；实在不行就把驱动模块重焊
六、上板采样出现过大的误差，数值不正常到一眼就看出来了¶
可能原因：1.采样芯片没焊好 2.采样芯片坏了 3.采样电阻烧穿了
处理办法：重焊新的采样芯片；采样电阻一般不会坏，烧穿了一眼就看的出来。
七、下板冒烟¶
可能原因：1.降压芯片烧了（操作不当就会烧，比如万用表测电压的时候不小心短接了） 2.电容电阻烧了（这个烧的时候温度很高，炸的时候看的到）
处理办法：就是换掉，然后拿去测试降压正常与否，通过后可以拿去用了，注意操作小心点。