Programación en FreeRTOS de una unidad de control, con sistema quickshifter, para una motocicleta eléctrica de competición

Abstract

En el presente documento se expone el desarrollo del firmware de una centralita de control con aplicación quickshifter (cambio rápido o cambio manual sin embrague) para una motocicleta eléctrica de competición. El firmware es ejecutado por un microcontrolador i.Mx RT1020 de la familia ARM Cortex-M7, y fabricado por NXP, montado en una placa de evaluación comercial, en lenguaje C y haciendo uso de las librerías oficiales que permiten la aplicación de FreeRTOS (Free Real Time Operating System), un sistema operativo a tiempo real de uso gratuito y enfocado para sistemas embebidos. Las funciones generales de este sistema son la lectura y procesado de las señales del acelerador, el indicador de cambio de marchas y algunos pulsadores, para posteriormente transmitir y recibir la información necesaria al bus de CAN, del cual también penderá el controlador del motor eléctrico o inversor. Se explica, también, de forma técnica como se han configurado y programado los tres periféricos, utilizados, del microcontrolador: CAN (Controller Area Network), ADC (Analog to Digital Converter) y GPIO (General Propose Input/Output). Por otro lado, se expondrán las nociones básicas del protocolo de comunicaciones CANbus, en concreto del protocolo oficial CANOpen, que permitan seguir el hilo del proyecto sin inconvenientes. También se introducirán las bases necesarias acerca de los FreeRTOS y más en detalle de los recursos utilizados, así como las task, timers, queues o notifiers. Tanto a nivel firmware como hardware se explicarán las distintas medidas de seguridad que se han adoptado en cuanto a la posible ruptura o fallo del cableado. Para finalizar se presentará el montaje funcional en entorno de laboratorio, donde se podrá observar como la consigna de par enviada por CANbus varía según la señal leída del acelerador, los parámetros de configuración cambiados mediante los pulsadores o por la petición de cambio de marchas, haciendo prescindible el montaje de un sistema de embrague en una motocicleta con distintas marchas de accionamiento manual. Esta aplicación marca la diferencia en entornos de competición, donde la diferencia de tiempos entre los clasificados es de pocos milisegundos.