ESP32S3 Arduino SimpleFoc 无刷电机平衡车

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B站视频：演示视频链接
代码仓库：Gitee仓库链接

项目简介

基于ESP32S3芯片和Arduino框架下Simplefoc库开发的无刷电机平衡车，支持手机APP控制。车身结构设计参考B站手工饭，电路和程序选用完全不同方案进行设计（采用ESP32-S3FN8单芯片控制方案和Arduino框架）。

• 硬件 采用ESP32-S3FN8单芯片控制方案，有感无刷电机Foc驱动设计（低端电流采样），USB-C 10W快充电路、PCB高度集成一体化设计（硬件电路全开源）。

• 软件：采用Arduino框架和Simplefoc库开发极大降低新手编程和理解门槛、采用HTML5开发了手机APP，支持手机程遥控（软件代码全开源）。

项目展示

1. 顶部PCB

• 电路设计：电池盒、IP2326芯片2S(2串）均衡锂电池充电及接口、可编程WS2812 RGB车灯、电源一键开关控制电路、下板DC-DC（TPS63070RNMR芯片）降压电路，电池防反接电路

• 功能介绍：18650 2S电池供电、USB-C 10W快充(PD充满LED指示），可调色RGB车灯，DC-DC降压（为下板供电），防反接保护，电源一键开关。
  

2. 底部PCB

• 电路设计：ESP32S3-FN8主控电路(板载贴片天线设计）、MPU6050陀螺仪、双路无刷电机驱动电路（DRV8300DRGER）、低端电流采用电路（INA181A2IDBVR）、USB-串口程序自动下载电路（CH343P)、LDO稳压电路、蜂鸣器电路、编码器和电机接口。

• 功能介绍：ESP32S3主控、双路无刷电机驱动器，低端电流采样、MPU6050陀螺仪、蜂鸣器、程序下载等。
  

3. 编码器

• 电路设计：AS5600编码器、LED指示、编码器接口等电路（备注 后续更新MT6701方案).

• 功能介绍：AS5600 高精度12位I2C接口角度传感器，用于精确的电机位置反馈。

  

4. 手机APP

• 功能介绍：支持模拟手柄遥控方向控制、MPU矫正，RGB灯效控制、关机控制等
• 手机app安装包位于 App-Phone/unpackage/release/apk目录下
  

5. 组装与展示

• PCB在嘉立创打样后，采购原件焊接完成（BOM见附件）
• 车架、轮毂等结构件采用Fusion360建模(视频教程）和3D打印完成（见附件)

配件清单

• 下载链接（见附件）

备注：
1. 下单前仔细核对是否缺件。
2. 配件购买店铺仅供参考，其他同尺寸和型号也可安装（店铺如电机缺货可找其他家）。
3. 安装方法参考安装示意图（连接线SH1.0实际35mm、50mm建议自制 ）。

开发环境

• 硬件驱动：VSCode+Platformio(配置视频教程)环境下采用Arduino平台配合SimpleFOC库，实现电机控制和姿态平衡算法(编译问题解决参考）。
• App界面：Hbuilder环境（简单使用视频教程）下采用HTML5+NippleJS+Iro.js进行开发打包生成app。

代码框架

• 硬件驱动：硬件驱动采用RTOS多任务处理,core1主要负责电机FOC控制(FOC原理视频教程），core0负责提供app server响应 ，具体划分如下。

• 手机APP：app控制指令通过http发送给小车，控制行驶和转向，车灯RGB颜色、急停断电等。

软硬件调试

1. 硬件焊接——注意事项
   • 原件贴片焊接视频教程（钢网贴片视频教程） 、QFN封装电烙铁焊接视频教程

• 顶板PCB
  • 检查极性：确认各芯片和RGB元件方向正确。
  • 焊接检查：用维修放大镜逐一检查引脚，避免虚焊和连锡。
  • 电阻测试：万用表对照PCB图纸测量电阻值。
  • 通电测试：USB上电，观察充电指示灯是否正常亮起。
• 底板PCB
  • 检查极性：确认 各芯片 和元件方向正确(尤其是CH343P、双三极管、电流放大器）。
  • 焊接检查：用维修放大镜逐点检查元件焊接，避免虚焊、连锡，确保贴片正确。
  • 电阻测试：万用表对照PCB点位测量各电阻值，确认符合设计要求。
  • WIFI天线匹配：仅匹配电感（3.3nH），PI型电容暂不焊接。
  • 上电测试：确认无误后通电，观察系统运行状态。

2. 软硬联调

• 程序下载测试: 配置软件环境，连接USB，确认串口芯片被识别。 下载 test_ENCODER.c test_MPU6050.c，测试编码器AB、MPU6050，确保读数正常。
• WiFi测试: 下载 test_WIFI.c，测试信号强度及通信距离。 必要时调整WiFi阻抗匹配（如优化π型电路电容值）。
• 电机驱动测试: 下载 test_FOC.c，测试单路电机驱动。 串口发送 M10 指令，调整速度（数值≤50），观察运行状态。
• 调参经验分享（移步gitee)

贡献指南

欢迎任何对本项目感兴趣的开发者参与贡献。具体贡献方式包括但不限于：

• 提交代码改进（特别是FOC和姿态PID的调参，让车兼顾纹丝不动和越野性能）
• 提供硬件改进方案并持续开源。
• 编写使用文档、录制视频教程等。

技术交流

• 技术交QQ流群：1032448484（加群注意遵守群公告须知，备注： foc平衡小车）
  

致 谢

• B站 手工饭 开源项目
• B站 敬小西 交流学习