IMU board

Placa GPS/IMU e interface de encoders — RobSIC

Placa de aquisição e comunicação para o carrinho elétrico RobSIC, baseada em módulo STM32F103/Blue Pill. O hardware integra alimentação de 12 V, interface CAN, duas entradas de encoder incremental diferencial A/B/Z, conexão para módulo IMU, conexão para módulo GPS e interfaces de programação/depuração.

Status: projeto em desenvolvimento e não liberado para fabricação. O relatório DRC fornecido registra 20 violações: 12 de máscara de solda, 5 de clearance, 1 texto espelhado e 2 conflitos de silk sobre cobre.

Simulação funcional: a integração GPS/NMEA, UART, pacote ACEINNA e2, CRC e estímulos de IMU/encoders foi exercitada no Proteus 9.1. CAN, desempenho dos sensores reais e comportamento elétrico permanecem pendentes de bancada.

Atualização de hardware — 09/09/2026: esquemático e PCB atualizados com conectores Molex Micro-Fit 3.0, biblioteca local de footprints e referências portáveis via ${KIPRJMOD}.

Arquitetura

flowchart TD
    PWR["12 V — J1"] --> DCDC["TSR2-2450 — 5 V"]
    DCDC --> LDO["LM1117-3.3 — 3,3 V"]
    LDO --> MCU["Blue Pill / STM32F103"]
    CAN["CANH/CANL — J1"] <-->|"SN65HVD230"| MCU
    ENC["2 encoders A/B/Z"] -->|"TVS + AM26LV32"| MCU
    MCU <-->|"UART"| IMU["Módulo IMU — J5"]
    IMU <-->|"UART2"| GPS["Módulo GPS — J4"]

Simulação e validação no Proteus

O ensaio utiliza duas Blue Pills:

• U1: controlador principal da placa;
• U2: emulador funcional do OpenIMU300ZI;
• VGPS: fonte de mensagens NMEA;
• dois terminais virtuais para observar o NMEA a 9600 baud e o diagnóstico da U1 a 115200 baud.

Resultados confirmados na simulação:

• recepção das mensagens NMEA GGA, RMC e GSA;
• detecção de GPS=FIX e hemisférios NW;
• transmissão U2 → U1 a 115200 baud;
• recepção de pacotes ACEINNA e2 com CRC=OK;
• contador de pacotes crescente, CRC_ERR=0 e RX_OVF=0;
• transporte de dados sintéticos de orientação, aceleração e encoders.

Limitações conhecidas:

• a conversão decimal de latitude/longitude não é confiável no modelo VSM de terceiros da Blue Pill; as coordenadas NMEA de entrada estão corretas;
• o CAN não é suportado de forma confiável por esse modelo e aparece como CAN=NA(PROTEUS);
• os dados de IMU e encoders são estímulos funcionais, não medições de sensores físicos.

Arquivos, firmware e procedimento completo: simulação Proteus.

Características extraídas dos arquivos

• KiCad: gerador 10.0.
• Dimensão do contorno: 111 mm × 79 mm.
• Componentes posicionados: 31.
• Roteamento: 415 segmentos e 50 vias.
• Alimentação de entrada nominal indicada: +12 V.
• Conversão: TSR2-2450 para 5 V e LM1117-3.3 para 3,3 V.
• CAN: SN65HVD230, com terminação de 120 Ω.
• Encoders: dois canais diferenciais A/B/Z, protegidos por SRV05-4 e recebidos por AM26LV32.
• Controlador: módulo Blue Pill/STM32F103.

Interfaces principais

Os valores visuais J_Dir e J_Esq estão trocados em relação aos nomes das redes do PCB: J2 carrega sinais *_Esq e J3 carrega sinais *_Dir. Use as redes e a tabela de pinagem como referência até corrigir a serigrafia/valor.

Abrindo o projeto

1. Instale o KiCad 10 ou versão compatível mais recente.
2. Baixe a pasta completa, preservando todas as subpastas de footprints e Kicad-STM32-master/.
3. Abra IMU_board.kicad_pro.
4. Confira fp-lib-table; todas as entradas devem usar ${KIPRJMOD} e caminhos relativos.
5. Confirme que sym-lib-table e fp-lib-table foram carregados como bibliotecas específicas do projeto; as referências incluídas já usam caminhos relativos via ${KIPRJMOD}.
6. Abra as folhas hierárquicas IMU.kicad_sch, GPS.kicad_sch e stm32f103.kicad_sch pelo esquema principal.
7. Execute ERC e DRC novamente; não gere Gerbers enquanto houver violações.

O modelo 3D local da Blue Pill usa o arquivo WRL versionado. O STEP completo, com 92,6 MB, permanece na pasta de origem do Google Drive para evitar inflar o repositório.

Estrutura recomendada para o GitHub

gps-imu-interface-board/
├── README.md
├── BOM.csv
├── .gitignore
├── hardware/
│   ├── IMU_board.kicad_pro
│   ├── IMU_board.kicad_sch
│   ├── IMU_board.kicad_pcb
│   ├── GPS.kicad_sch
│   ├── IMU.kicad_sch
│   ├── stm32f103.kicad_sch
│   ├── fp-lib-table
│   ├── sym-lib-table
│   └── libraries/
├── firmware/
├── docs/
│   ├── HARDWARE.md
│   ├── FIRMWARE.md
│   ├── VALIDATION.md
│   └── GITHUB.md
├── manufacturing/
└── legacy/

Documentos

• Hardware e pinagem
• Firmware e mapa do STM32
• Validação e DRC
• Preparação e envio ao GitHub
• Portabilidade e bibliotecas locais do KiCad
• Documentação técnica original da placa
• Simulação funcional no Proteus 9.1
• Lista de materiais

Pendências críticas

• eliminar as 20 violações do DRC fornecido;
• corrigir a identificação J2/J3;
• adicionar GND ao cabeçalho de programação da IMU ou documentar ponto de referência externo;
• confirmar o footprint polarizado de C4, marcado como 100 nF;
• confirmar pinagem física dos módulos GPS e IMU com os respectivos datasheets;
• desenvolver o firmware de produção, configuração STM32CubeMX/CubeIDE e protocolo CAN; o firmware incluído em simulation/ é exclusivo para validação funcional;
• validar entrada de 12 V e proteções para uso veicular;
• gerar pacote de fabricação somente depois da liberação.

Licença

Nenhuma licença foi definida. Antes de tornar o repositório público, escolha licenças compatíveis para hardware, firmware, bibliotecas de terceiros e documentação.

Responsável

Vinícius Corcínio Silva — projeto RobSIC.