一、硬件组的工作
对于 RoboMaster 机甲大师，硬件组主要负责所有机器人电气走线安排与管理、协调整车结构、分电板设计、超级电容开发、USB_TO_CAN && IMU && 集线器设计。
1.1 机器人电气走线安排与管理
负责全车电气系统的布线设计，包括底盘供电、CAN 通信网络、裁判系统等关键线路。具体包括：将 24V 主电源通过滑环从底盘引至云台，合理分配功率电至各电机与计算单元；规划底盘与云台之间的 CAN 总线拓扑结构，确保通信稳定性；完成裁判系统相关传感器与主控之间的信号连接。所有走线均需兼顾电磁兼容性、机械运动空间与后期维护便利性，实现整洁、可靠、抗干扰的布线布局。
1.2 协调整车结构
在机械组进行整车结构设计过程中，硬件组全程参与协作。我们根据电气布局需求，提出走线通道、元器件安装位置、接口布局等建议，并反馈可能影响布线或电气性能的结构问题。在整车装配阶段，硬件组负责确认电气与机械的配合精度，确保线缆不受挤压、弯折半径合理，提升整体集成度与可靠性。
1.3 分电板设计
由于机器人内部有许多电源线和信号线接口，我们需要设计一块电路板将电源线和信号线上挂载的设备联系起来，这块电路板就叫分电板。
1.4 USB_TO_CAN && IMU && 集线器设计
由于所有电机的主控——电脑用的是 USB 接口，电机的通讯接口是 CAN 总线，两者用的通信协议不同。故我们需要 “USB_TO_CAN” 设备，将一种协议变成另一种协议，以便电脑理解和控制。IMU（惯性测量单元）是一种用于测量物体运动状态的微型传感器，通常由三轴加速度计和三轴陀螺仪组成，它可以为电脑实时提供云台当前的角度位置，以供电脑完成闭环控制。集线器需要汇集整理 CAN 线和 24V 电源线。此块电路板需要集成上面说的三种功能。
1.5 超级电容开发
在 RM 比赛当中，每个机器人会有一定的功率上限，如果超过功率上限就会扣除机器人的血量。因此在设计机器人时我们需要一个超级电容模块管理功率，做到在整车低功率时，储存电源流出来的多余的电能，在需要高功率的场景下，把之前储存的电能释放出来。
二、需要掌握的技能
2.1 基础要求
- 掌握 C 语言。至少知道变量、函数、结构体这些基本概念，能看懂简单的代码。
- 熟悉 STM32 平台开发，能使用 STM32CubeMX 配置外设，掌握 HAL 库进行 GPIO、UART、CAN、I2C、SPI、ADC 等常用外设开发。
- 掌握各种电子元件（电容电阻不说了，三极管、MOS 管、运算放大器的使用）。
- 熟悉各种经典电路，比如滤波电路、运算放大器电路等等，并了解它们在信号处理当中的作用。
- 嘉立创 EDA 绘制 PCB（学会绘制原理图和 PCB，并掌握一定的布局布线技巧）。
- 熟练掌握焊接技术。能焊接电线，电路板贴片和片上飞线。
2.2 进阶
- 关于数控开关电源基础知识。
- 电源拓扑结构：Buck / Boost / Buck-Boost。
- 功率器件使用：MOS 管，栅极驱动，栅极电阻，死区控制。
- 能用示波器、万用表等工具查电路故障。
- 进阶 PCB 设计……
三、推荐教程
在此推荐一些硬件组相关教程，也可以在网上自行搜索教程进行学习。
3.1 学习 HAL 库开发
- [STM32 HAL 库] 课程介绍，最佳教程，没有之一 —— b23.tv/4K7FhqY
- 【小蜜蜂笔记】基于 STM32CubeMX 的嵌入式开发基础教程 —— bilibili
3.2 学习外设原理
- 【STM32 入门教程 - 2023 版 细致讲解 中文字幕】 —— b23.tv/dur3hUb
3.3 学习用嘉立创绘制原理图和 PCB
- 【教程】零基础入门 PCB 设计 - 国一学长带你学嘉立创 EDA 专业版 全程保姆级教学（大师篇已更新）—— b23.tv/mmfdRJC
- 【教程】大师篇 - 零基础入门 PCB 设计 - 国一学长带你学嘉立创 EDA 专业版（已完结）—— b23.tv/krnfsWH
四、学习路线
硬件组的学习大致按下面的顺序推进：先把单片机用起来，再逐步过渡到自己画板、自己焊、自己调，最后进入电源、嵌入式系统这些更专门的方向。
4.1 入门 STM32 单片机
在开始学习之前，先了解 RM 的比赛方式和大致规则，知道为了参加比赛需要做些什么，并简单了解底盘、云台、悬挂、摩擦轮等机器人部分。
- 了解单片机开发流程、常见名词和 STM32 的各类型号。
- 根据教程学习环境配置、编程基础、单片机简单知识，以及原理图和 PCB 设计。
4.2 熟悉 STM32 开发
在了解单片机、外设、UART、中断、IO、原理图、引脚、编译和调试后，尝试只使用开发板、传感器和通信模块完成简单项目。
- 使用 DHT11 进行温湿度采集。
- 使用单片机内置 DSP 库实现矩阵乘法、求逆等操作。
- 完成矩阵按键及其输入信号处理。
4.3 原理图、PCB 与焊接
不能一直满足于使用购买的模块和开发板，需要自己设计一块开发板，并在上面运行自己编写的程序。
- 准备焊台、烙铁头、高温棉、焊锡丝、助焊油、镊子、万用表和直流电源。
- 了解贴片与插件、焊盘、过孔、针脚、SMT、钢网等基本名词。
- 具备焊接 0603 电阻电容和小封装芯片的基础能力。
4.4 控制理论与 PID
对 PID 的理解不能局限在比例加速响应、积分消除累计误差、微分缓解震荡。需要了解 Kp、Ki、Kd 如何整定，学会使用上位软件查看波形，并对串级控制的内环和外环有初步认识。
4.5 进阶嵌入式开发
学习路径会出现分叉：数字电源与功率拓扑、FPGA、Linux 操作系统与嵌入式、运动控制算法与信号处理。
- 数字电源：MOS 管、三极管、运算放大器、DCDC、逆变器与 PCB 设计。
- FPGA：数字信号处理、雷达信号、网络和 IC 验证。
- Linux 嵌入式：在香橙派、树莓派、Jetson 等平台上运行更复杂的算法。
- 运动控制与信号处理：运动学建模、PID、串级 PID、低通滤波和卡尔曼滤波。
4.6 高级开发与超级电容
进一步学习自动控制原理、现代控制理论、LQR、MPC、物理模型和 C++，并在运行 Linux 的设备上部署算法。超级电容作为相对独立的硬件模块，可参考 GKD 超级电容仓库。
五、各阶段的产出建议
建议按顺序推进，每一阶段都留下板卡、实验记录或测量数据，方便后续考核和面试时展示。
5.1 电路基础与读图
先补齐电压、电流、功率、模拟和数字信号、保护器件以及常见接口的基础知识。拿到一块现有板卡时，能沿着电源和信号路径读图，知道每个芯片的作用、输入输出范围和可能的故障点。
5.2 原理图与 PCB
学习器件选型、封装核对、布局布线、地平面、去耦和 DRC。建议从一个小型板卡开始，完成原理图、PCB、物料清单和打样检查，并在提交加工前自己复核连接器方向、安装孔和关键网络。
5.3 电源与通信
围绕机器人实际工况理解电池管理、电压转换和功率分配，估算启动、持续运行和堵转时的电流余量。同步掌握 CAN、串口等通信链路的终端、电平和布线要求，知道电源问题为什么会表现成通信或控制故障。
5.4 打样、焊接与调试
从焊接、万用表和示波器开始建立调试流程：上电前检查短路，上电后分级测量，再连接负载。出现故障时记录现象、复现条件和测量值，最后通过负载、振动和长时间运行测试验证修改确实有效。