项目简介

这是一个偏软硬件结合的完整项目，正式项目范围对应 CONTROL02 遥控端和 BOAT02 船载端。核心目标是完成遥控器与船载接收器的无线控制系统：遥控端读取摇杆输入并打包发送，接收端解析数据后分别控制舵机方向和电调油门，最终形成从人手输入到船体执行机构的闭环。

我以唯一单人成队身份参加四川大学水上之星船模大赛（2026 年春），独立完成全部软硬件设计、制作与整机联调，并在 72 支专业组队伍中进入决赛、获得第 9 名。

我负责的部分

作为赛事中唯一单人成队的参赛者，独立完成遥控端、船载接收端、软硬件设计、PCB、焊接制作和整机联调，并将它们串成可下水运行的完整版本。
独立完成 CONTROL02 遥控端和 BOAT02 船载端的全部代码，包括 ADC 采样、数据打包、NRF24L01 通信、PWM 舵机控制和电调油门控制。
设计 3 字节控制协议：第 1 字节表示舵机角度，后 2 字节表示油门值，接收端按同一格式解包并执行。
独立完成硬件连接与调试，通过 3.3V 供电、滤波电容、晶振、nRF24L01 模块和外部接口完成遥控器/船载端的电路闭环。
针对摇杆中位抖动和电调安全启动做处理，在代码中加入油门死区、限幅、LED 自检反馈和电调校准流程。

技术实现

遥控端基于 STM32F103C8T6 和 HAL，分别读取 PA0 / PA1 两路 ADC：一路映射为 0-180 度舵机角度，另一路围绕中位值做死区判断后映射为 0-1000 油门量。
遥控端将角度与油门打包成 tx_data[3]，通过 NRF24L01 发送；通信模块使用 SPI1、5 字节地址、2.402GHz 频道、1Mbps 速率和自动重发配置。
船载端进入 NRF24L01 接收模式后读取同样的 3 字节载荷，将角度交给 Servo_SetAngle，将油门交给 Motor_SetThrottle。
舵机使用 TIM2 PWM 输出，按 0.5ms-2.5ms 脉宽映射 0-180 度；电调使用 TIM1 PWM 输出，按 1ms-2ms 脉宽映射 0-1000 油门。
船载端启动时先让舵机居中，再进行 NRF24L01 自检和电调校准；异常时用 LED 慢闪停机，正常时用快闪反馈通过。
硬件侧使用嘉立创 EDA 绘制 PCB 并完成焊接，结合 3.3V 稳压、并联电容和电源滤波降低无线模块供电不稳带来的问题。实现中最重要的判断是把协议做小：遥控端不发送复杂结构体，只发角度和油门两个结果；船载端不再关心摇杆原始值，只负责解包、限幅和输出。这样在水面调试时可以逐层排查，避免把 ADC 抖动、无线丢包、电调校准和舵机 PWM 混成一个难定位的问题。

系统结构

输入层：遥控端摇杆输出模拟量，STM32 通过 ADC1 / ADC2 采样并转换为方向和油门控制量。
通信层：nrf24l01.c 封装寄存器读写、发送、接收、自检、TX/RX 模式切换和 FIFO 清理，两端保持相同地址和载荷宽度。
执行层：船载端用 TIM2 控制舵机角度，用 TIM1 控制电调油门，把无线数据转为实际运动。
保护与反馈层：油门死区避免中位抖动，限幅保护输出范围，LED 用于启动、自检、异常和油门状态反馈。
硬件层：PCB 承担供电、通信模块、晶振、状态灯和外部接口连接，保证软件控制链路能稳定落到实物上。

整理成控制流程后，整套系统从摇杆到执行机构是一条很直接的输入-通信-输出链：

智能船模控制流程图

我在实现时尽量让协议保持小而明确：遥控端只发送角度和油门，船载端只负责解包、限幅和输出 PWM。这样调试时可以按层定位问题：先看 ADC 是否稳定，再看 tx_data[3] 是否正确，再看 NRF24L01 是否收包，最后看舵机和电调是否响应。把系统整理成工程链后，流程更清晰：摇杆模拟量进入 ADC，映射成控制量后压缩成 3 字节包，经 SPI 写入 NRF24L01，船载端收到包后再转成两个 50Hz PWM 输出。整条链路的每一层都有可观测点：ADC 值、tx_data、NRF24L01 状态寄存器、LED 闪烁和执行机构响应。