恩智浦的MR-VMU-RT1176是一款緊湊型、一體式車輛管理單元(VMU)。 該器件搭載i.MX RT1176跨界MCU，集成雙核Arm? Cortex?-M7/M4處理器，并配備全面的傳感器套件與豐富的連接選項，能夠顯著加速工程師構建下一代系統的進程。
移動機器人設計人員面臨的挑戰
移動機器人系統的設計極具復雜性，工程師需在一個系統內平衡實時控制、傳感器融合及高速通信。傳統設計需要集成多個分立式組件，如微控制器(MCU)、慣性測量單元(IMU)、全球導航衛星系統(GNSS)模塊及網絡接口，導致架構分散、繁瑣，還延長了開發周期。
在移動機器人系統的設計過程中，工程師需應對多重挑戰。其中實時處理是最嚴苛的環節之一，控制環路、傳感器融合及自主決策均要求低延遲執行。許多MCU在高計算性能與實時約束之間難以取得平衡，工程師往往需要整合多個處理器或外部加速器，這進一步增加了復雜性與開發難度。
集成是另一個考慮要素，移動機器人要求確保處理單元、IMU、GNSS模塊、電機控制器和網絡接口的精準協調。然而，在傳統設計中，工程師需要手動集成和同步這些組件，這不僅增加了開發時間，還可能帶來不兼容的風險。
可靠的通信也非常重要。VMU必須以非常低延遲的傳輸傳感器數據與執行器指令，以確保穩定、可預測的運動表現。然而，許多系統仍依賴傳統協議，缺乏對CAN FD或汽車以太網等穩健、低延遲網絡解決方案的支持，限制了數據傳輸效率與實時性。
最后，工程師廣泛依賴PX4、Zephyr RTOS和Cognipilot等開源生態合作體系的軟件，這些合作體系為實時控制提供必要的中間件和框架。然而，將這些軟件與定制硬件配置無縫集成通常需要大量的開發工作。
借助MR-VMU-RT1176優化移動機器人
MR-VMU-RT1176提供緊湊的模塊化解決方案，高效應對上述挑戰。
·處理能力
MR-VMU-RT1176基于i.MX RT1176跨界MCU構建，專為滿足移動機器人嚴苛的計算需求而設計。 它采用雙核架構，其中Cortex-M7(1GHz)用于控制環路、傳感器融合及人工智能推理等高性能實時任務，而Cortex-M4(400MHz)則高效地管理后臺處理，減輕主核的負擔。 此外，該系統配備64MB外部閃存與2MB RAM，確保固件執行及實時數據處理的充足存儲空間。
·全面的傳感器套件
MR-VMU-RT1176集成了一套全面的傳感器套件，可實現機器人系統的高精度運動跟蹤與環境感知。該套件包括：
· BMI088 6軸IMU，用于精確運動傳感
· BMM150和IST8310磁力計，用于航向與方位估計
· 兩個BMP388氣壓計，用于高度和壓力傳感
· 兩個ICM-42688 6軸IMU，用于增強運動跟蹤的冗余與精度
其中一半傳感器集成于內部連接的IMU板，使工程師能夠輕松替換傳感器，以適應未來的系統升級需求。
·連接和接口選項
工程師需要靈活的通信選項，以便將VMU與電機、傳感器及網絡模塊高效集成。MR-VMU-RT1176提供：
· USB-C 2.0連接器和JST-GH引腳接頭，用于高速數據傳輸
· 多個UART、I2C和SPI端口，用于連接外部外設
· 12路PWM輸出，可直接控制執行器、伺服系統及電機
· 具有信號提升能力(SIC)的三重CAN-FD
·100Base-T1汽車以太網，支持高帶寬數據交換
· RC輸入與SBUS兼容接收器兼容，用于遠程控制
由于這些連接器均遵循Dronecode標準，工程師能夠輕松訪問龐大的即插即用組件生態合作體系，這些組件能夠與MR-VMU-RT1176搭配使用。
開發人員體驗與軟件生態合作體系
MR-VMU-RT1176具備高度兼容性，能夠與開源實時操作系統及機器人框架輕松集成。 例如，它支持Zephyr RTOS，這是一個專為實時嵌入式應用設計的輕量級模塊化系統。此外，該系統支持用于自主機器人的Cognipilot，它提供了一個基于Zephyr的自動駕駛平臺。該單元還運行NuttX RTOS，這是一款符合POSIX標準的操作系統，以其強大的實時處理能力而聞名。此外，它還支持PX4，這是一款廣泛用于無人機和移動機器人的飛行控制軟件。
值得注意的是，PX4由QGroundControl補充。QGroundControl是一款用于任務規劃、GPS航路點管理、遙測和測繪的地面站軟件。該軟件可在筆記本電腦、Android設備和定制硬件上運行，使用戶能夠從幾乎任何地點實現全面的系統控制。
· 開發人員入門指南
借助Zephyr存儲庫的上游支持，開發人員可以輕松使用Zephyr RTOS設置MR-VMU-RT1176。
1. 從恩智浦的存儲庫下載預配置的固件。
2. 使用Zephyr構建系統編譯和燒寫自定義應用程序。由于支持完全集成到Zephyr中，開發人員只需遵循標準的Zephyr開源說明，并選擇MR-VMU-RT1176作為目標平臺。
3. 利用Cognipilot的框架進行自動駕駛和自主系統開發。
移動機器人：邁向智能未來
移動機器人設計雖極具挑戰性，但其發展格局完全可以重塑。 MR-VMU-RT1176為工程師提供了緊湊型、強大的解決方案，通過模塊化架構，結合了高性能處理、集成傳感器及廣泛的連接選項。借助預構建固件、Zephyr文檔及恩智浦開發資源，工程師能夠快速上手。
