BeagleBoard.org presentó BeagleConnect QuadESC, un controlador de código abierto para cuatro motores BLDC que funciona como placa portadora del módulo BeagleConnect Torque. El módulo usa el microcontrolador AM13E23019 de Texas Instruments, un Arm Cortex-M33 a 200 MHz con unidad de matemática trigonométrica (TMU) y el acelerador de redes neuronales TinyEngine para IA en el borde, según CNX Software.
La placa QuadESC maneja cuatro salidas trifásicas para motores BLDC, doce canales de medición de corriente y doce de voltaje, cuatro sensores de temperatura y monitoreo del voltaje de la batería. También trae un conector de ocho pines para controladora de vuelo con señales DShot, telemetría y reporte de corriente, depuración por SWD, conector para zumbador y regulación de energía en la placa.
El módulo BeagleConnect Torque
El módulo Torque también se puede montar en placas portadoras propias para robótica, control de motores y aplicaciones conectadas por CAN. Aporta el procesamiento, la medición y las interfaces de comunicación, mientras el hardware externo entrega la potencia a los motores.
- Microcontrolador. Texas Instruments AM13E23019, Arm Cortex-M33 a 200 MHz con FPU, 128 KB de SRAM y 512 KB de flash. Suma TMU, el acelerador TinyEngine, tres ADC de 12 bits y PWM para control de motores.
- Conectividad. CAN FD con transceptor TI TCAN844 en la placa, conector JST-GH de 4 pines para CAN y alimentación con terminación de 120 Ω seleccionable por software, y UART, SPI e I²C.
- Expansión. Interfaz LGA de 100 pads en la cara inferior con paso de 1,27 mm, dos filas de 12 pines con UART, SPI, señales analógicas, PWM y de control, 30 rutas de entrada analógica asignadas a través de la portadora y conector Qwiic para sensores I²C de 3,3 V.
- Depuración. Conector de 8 pines para SWD, UART, reset, selección de arranque, tierra y alimentación de depuración.
- Seguridad. Soporte en hardware para arranque seguro, depuración segura, actualizaciones de firmware seguras y aceleración criptográfica.
- Alimentación. Entrada regulada de 5 V desde la portadora, regulación de 3,3 V en el módulo y alimentación de depuración de 3,3 V separada.
- Dimensiones. 25,4 por 38,1 mm, en un PCB de cuatro capas y 1,6 mm.
El módulo necesita una referencia analógica separada (VAA) para las mediciones del ADC y 5 V para la comunicación CAN. Además debe recibir alimentación regulada desde la portadora, nunca el voltaje directo de la batería.
La placa portadora QuadESC
QuadESC está pensada para robótica, drones y otras aplicaciones con varios motores. Mide 60 por 48 mm y acepta baterías de 3S a 6S. Usa un PWM independiente para cada motor y mediciones de corriente sincronizadas para control por orientación de campo (FOC).
- Controlador. El módulo BeagleConnect Torque descrito arriba.
- Control de motores. Cuatro drivers de compuerta trifásicos Texas Instruments DRV8323SRTAR con configuración por SPI, amplificadores de medición de corriente y reporte de fallas. Doce medios puentes TI CSD88599Q5DC (tres por motor), cuatro canales trifásicos independientes y un módulo PWM dedicado por canal. El diseño apunta a 40 A continuos y 70 A en ráfaga por motor, sujeto a validación térmica.
- Medición. Doce mediciones de corriente de fase en el lado bajo (tres por motor), doce de voltaje de fase, cuatro sensores NTC cerca de las etapas de potencia y tres ADC de 12 bits del módulo Torque para medir corriente de fase en forma sincronizada.
- Conectividad. CAN-FD a través del módulo Torque, interfaz de 8 pines para controladora de vuelo con cuatro rutas de señal DShot, telemetría, reporte de corriente, voltaje de batería y tierra, cuatro conexiones trifásicas de motor (J2 a J5) y terminales de soldadura para la batería (J1).
- Depuración. Cabezal ARM/JTAG de 10 pines con acceso SWD.
- Otros. Interfaz de 2 pines para zumbador.
- Alimentación. Máximo de diseño de 32 V, que no se recomienda como voltaje de operación. Entrada de batería de 3S a 6S (9 a 25,2 V), regulador reductor TI TPS54360B para el controlador, regulador analógico TI TPS7A4701 y monitoreo del voltaje de batería.
- Dimensiones. PCB de 60 por 48 mm.
La placa también monitorea la corriente de los motores, el voltaje de fase, el voltaje de la batería y la temperatura. Los cuatro DRV8323 comparten las señales de habilitación, y cada uno tiene su propia selección de chip SPI y su salida de falla. BeagleBoard.org publica los objetivos de 40 A continuos y 70 A en ráfaga, pero no son valores de operación verificados y no especifica cuánto dura la ráfaga. La corriente real depende de la refrigeración, la temperatura ambiente y la duración de la carga.
¿Qué software trae?
El soporte incluye el cargador de arranque en ROM (BSL) de Texas Instruments, que permite cargar firmware por CAN, I²C o UART. TI ofrece además su SDK AM13E2X con drivers, ejemplos, SysConfig y herramientas para desarrollar FOC. El módulo se programa y depura por SWD con el depurador XDS110 de TI y Code Composer Studio. El soporte para Zephyr RTOS y OpenOCD está planificado, y conviene revisar la compatibilidad de la placa antes de usarlo.
La QuadESC no viene con firmware de control de motores listo para usar. El usuario tiene que escribir el código del control de motores, la configuración de los drivers de compuerta, la medición de corriente y el manejo de fallas. Funciones como FOC, decodificación DShot, telemetría y detección de fallas con IA dependen de ese firmware. BeagleBoard.org publica en GitHub los diseños de hardware en KiCad, el código fuente del firmware y la documentación de las dos placas.
¿Cuándo sale y cuánto cuesta?
BeagleBoard.org todavía no anuncia precio ni disponibilidad de la QuadESC ni del Torque. Hay más información en la página del producto y en el sitio de Embed Consult.
