控制器研发日志
回顾LEGO Mindstorms发展
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教育改变未来
2023年3月26日 Camellia
LEGO Mindstorms
RCX
1998年，第1代乐高头脑风暴机器人RCX (Robotic Command eXplorers) 发布，其核心控制器是8位Hitachi H8单片机，32kB RAM，32kB ROM。
现在的 Renesas Technology 由 Hitachi Semiconductor 发展而来。
RCX采用在Windows或Mac上位编程，并经过红外接口下载到RCX控制器的ROM中。两部或多部RCX控制器之间也可以通过红外接口进行相互通讯。
RCX作为第一代MINDSTORMS Robotics Invention System，可以驱动直流电机，接收机械式触碰传感器、光学传感器、温度传感器等的输入信号，采用2芯线配合积木接头进行信号传输。RCX控制器带有LCD显示屏。这套系统源自MIT实验室的可编程积木项目，并采用Colorado大学于1994年基于AgentSheets开发的LEGOsheets的编程语言。RCX及后续的MINDSTORMS的产品都采用基于模块或图形化的变成模式，而发采用代码进行编程开发。
NXT
2006年，LEGO公司发布了第2代Mindstorms产品NXT，采用NXT-G或LabVIEW进行编程开发。2009年，NXT 2.0发布。
NXT控制器内部主要含有3个芯片：
（1） 核心芯片是Atmel AT91SAM7S256，为32位ARM控制器，具有256kB Flash存储器、64kB RAM及USB驱动接口，并接收乐高伺服电机编码器的反馈信号。 (图中 2)
（2） 8位Atmel ATMEGA48单片机提供电机PWM驱动信号。(图中 1)
（3） BC417143BQN芯片负责蓝牙通讯。(图中 3)
NXT控制器可以控制3部LEGO伺服电机，接收超声波传感器、机械式触碰传感器、颜色传感器、光亮传感器、温度传感器等输入信号，采用6芯线配合RJ12 6P6C水晶头进行信号传输。控制器带有100p×64p的LCD显示屏，采用Type-B USB与电脑通讯，下载编程程序。
Courtesy of Tony Naggs
EV3
2013年，LEGO发布第3代Mindstorms产品EV3，EV含义evolution。
EV3控制器采用Texas Instruments的AM1808ARM9芯片，该芯片具有16 MB Flash、64 kB RAM，并含有一个micro SD外部卡槽。EV3控制器可以驱动两种LEGO伺服电机，接收超声波传感器、机械式触碰传感器、颜色传感器、光亮传感器、温度传感器等输入信号，采用6芯线配合RJ12 6P6C水晶头进行信号传输。控制器带有178p×128p的LCD显示屏，采用Mini USB与电脑通讯，下载编程程序，采用LabVIEW开发的EV3 Home作为编程开发环境。
EV3支持蓝牙和Wi-Fi通讯，支持控制器和手机，及控制器之间的相互通讯，支持多个控制器之间经过USB进行互联。
Robot Inventor
2020年，LEGO发布第4代Mindstorms产品Robot Inventor。
Robot Inventor控制器（Hub）（与2019年 Spike Prime Hub基本相同）采用 STM32F413芯片，具有1M Flash、320kB RAM，此外外围W25Q256JV芯片提供额外的32MB Flash存储。
Robot Inventor Hub采用TI CC2564C进行蓝牙通讯；采用TI TLC5955芯片提供48路PWM信号，驱动5x5 LED点阵显示界面；采用3组LB1836 H桥芯片驱动伺服电机。Robot Inventor Hub可以驱动6路LEGO伺服电机；内部集成加速度传感器和陀螺仪传感器；可以接收超声波传感器、颜色传感器等输入信号，采用6芯线配合新型水晶头进行信号传输。
Robot Inventor Hub采用Micro USB与电脑通讯，下载编程程序，支持Python、Scratch编程。
| Robot Inventor/Spike Prime | EV3 | NXT | RCX | |
| Display | 5x5 LEDs | 178×128 pixel Monochrome LCD |
100×64 pixel Monochrome LCD |
Segmented Monochrome LCD |
| Main Processor | STM32F413 (ARM Cortex M4F) @100 MHz |
TI Sitara AM1808 (ARM926EJ-S core) @300 MHz |
Atmel AT91SAM7S256 (ARM7TDMI core) @48 MHz |
Hitachi H8/300 @16 MHz |
| Main Memory | 320 kB RAM 1 MB Flash 32 MB Flash (secondary chip) |
64 kB RAM 16 MB Flash Micro SDHC Slot |
64 kB RAM 256 kB Flash |
32 kB RAM 16 kB ROM |
| USB Host Port | No | |||
| Wi-Fi | No | Yes | No | No |
| Bluetooth | Yes | Yes | Yes | No |
| To Computer | Micro USB | Mini USB | Type-B USB | Infrared |
Camellia Controller
Camellia 控制器沿着两个线路开发，一条是采用32位ARM芯片系列，一条采用8位芯片的单片机系列，都以物联网环境下的伺服电机控制为主要功能，以服务机器人为开发目标。
全系列Camellia 控制器支持上位Windows、 Android、iOS/iPadOS程序开发及App远程控制，支持多控制器局域网或广域网互联，支持人机互联。
最新的Camellia ARM控制器和Camellia Mini控制器采用模块化设计理念，可以根据伺服电机控制、伺服舵机控制、直流电机控制、LED彩色点阵驱动、HMI触摸屏、蓝牙、Wi-Fi、MQTT物联网等功能需要任意组合，定制设计。
2016 - Camellia ARM 1.0
2017 - Camellia ARM 2.0
2017 - Camellia Mini 1.0
2018 Camellia ARM 3.0
2019 Camellia Mini A and B 2.0
2020 Camellia Mini C and D 2.0
2021 Camellia ARM 4.0
2022 Camellia Mini D 3.0
2023 Camellia ARM 5.0
2023 Camellia Mini D 3.1
| LEGO MINDSTORMS | Camellia ARM | Camellia Mini | |
| Main Processor | 32-bit ARM | 32-bit ARM | 8-bit MCU |
| Servo Motor | Yes | Yes | No |
| DC Motor | Yes | Yes | Yes |
| Servo Steering Motor | No | Yes | Yes |
| UART Steering Motor | No | Yes | Yes |
| HMI | Yes | Yes | Yes |
| Wi-Fi | No | Yes | Yes |
| Bluetooth | Yes | Yes | Yes |
| Internet of Things | No | Yes | Yes |
