DUILIO F4

Tre ruoli per macchine, robot e sistemi modulari

Controller di movimento standalone

Gestisci il movimento multi-asse con coordinamento e sicurezza.

Raspberry Pi HAT

Puoi abbinarla ad un computer host per il controllo di alto livello.

Nodo di espansione bus

Estende piu schede su bus RS485.

Caratteristiche principali

DUILIO F4 - Caratteristiche principali

Questa pagina fornisce una panoramica tecnica strutturata di DUILIO F4, includendo le capacita di controllo del movimento STM32, i comportamenti di sicurezza e failsafe, I/O e le interfacce driver motore supportate per robotica e macchine.

La documentazione del progetto e disponibile su GitHub.

Controllo del movimento e sicurezza

I/O e interfacce

Architettura di sistema

DUILIO F4 usa un'architettura distribuita con una chiara separazione tra la logica host e il controllo del movimento in tempo reale. L'host gestisce UI, networking e coordinamento mentre i nodi Duilio eseguono i compiti critici nel tempo. Il sistema scala su RS485, permettendo piu schede Duilio sullo stesso bus.

Sezione	Dettagli
MCU	Microcontrollore: STM32F411 (64 pin, Cortex-M4F) Controllo dei movimenti in tempo reale in tempo reale Firmware pre-sviluppato basato su profili (nessun codice applicativo richiesto)
Controllo movimento	2 assi di movimento indipendenti Controllo di velocita, posizione e coppia Controllo della coppia tramite sensori di corrente esterni Rampe di accelerazione / decelerazione Limiti e soft limit Coordinamento assi e mix del movimento Interlock, watchdog e comportamenti failsafe
Scalabilita	Bus RS485 multidrop nativo Progettato per 10+ schede DUILIO F4 sullo stesso bus Esempio: 10 schede = 20 motori, coordinati centralmente Architettura: un host, molti nodi Duilio (controllo distribuito in tempo reale)
Driver motore	Solo driver motore esterni (nessuno stadio di potenza a bordo) Interfacce supportate / supportabili: PWM / DIR ENABLE + DIR + PWM Dual-PWM (avanti / indietro) STEP / DIR (velocita o posizione) Velocita analogica (0-5 V) Velocita analogica + direzione PWM stile RC (ESC / impulso servo) Driver seriali / basati su protocollo (dipende dal profilo)
Encoder e feedback	2 encoder assoluti I2C 2 encoder incrementali in quadratura (A/B) Canale Z e finecorsa per homing Feedback di posizione, homing e riferimento zero
RC I/O	4 ingressi servo RC (cattura impulso PWM) 4 uscite servo RC Uso: ricevitori RC, ESC, servo, controllo misto/manuale
I/O digitali (potenza)	4 uscite NPN low-side Rele esterni, solenoidi, lampade Corrente: < 2 A per canale Controllato da firmware, dipendente dal profilo
I/O digitali (logica)	Finecorsa e ingressi di sicurezza Ingressi dedicati all'azzeramento
Ingressi analogici	2 ingressi analogici (0-5 V) Riferimento di coppia Riferimento di posizione (potenziometro) Ingresso comando analogico
Sensori	2 interfacce sonar a ultrasuoni (TRIG / ECHO) Altri sensori digitali e analogici (dipende dal profilo)
Sicurezza e failsafe	Stato sempre sicuro su timeout di comunicazione Comportamento configurabile in caso di perdita host o bus Movimento abilitato solo dopo una sequenza di avvio valida Logica di abilitazione multi-condizione opzionale Interlock di sicurezza hardware e firmware Disabilitazione immediata delle uscite in caso di guasto Watchdog interno e logica di supervisione Uscite forzate in stato sicuro all'accensione
Configurazione	Interfaccia di programmazione: ST-Link (SWD) Flash e configurazione firmware tramite ST-Link USB: opzionale / sperimentale, non l'interfaccia principale
Sistemi host	Raspberry Pi SBCs PCs Computer industriali Separazione dei ruoli: Host = logica, UI, networking Duilio = controllo movimento e I/O in tempo reale
Power	VIN: 7 V - 43 V USB: 5 V Header Raspberry Pi: 5 V (modalita HAT)
Uscita alimentazione Raspberry Pi	Up to 5.1 V / 5 A Alimentazione diretta Raspberry Pi
Protezione	TVS and ESD protection Protezione da inversione e back-feed Progettato per ambienti con disturbi elettromagnetici
Filosofia di sistema	Progettato per lavorare con diversi tipi di motori e driver motore esterni La stessa logica di movimento puo essere riutilizzata su macchine diverse

Compatibilita driver motore

DUILIO F4 funziona con molti driver motore esterni. La compatibilita dipende dall'interfaccia di controllo usata dal driver motore, mentre DUILIO gestisce logica di movimento e coordinamento.

Interfacce di controllo supportate

PWM + DIR (5 V)
ENABLE + DIR + PWM (5 V)
Dual PWM (forward / reverse)
STEP / DIR (profili velocita o posizione)
Velocita analogica (0-5 V)
Velocita analogica + direzione (0-5 V)
RC-style PWM (ESC / servo)

Famiglie di driver motore comunemente usate

Esempi solo come riferimento, non supporto ufficiale:

ZS-X11 series
BLD-300 / BLD-510
BTS7960 (IBT-2 modules)
ODrive
VESC
Industrial and industrial-light drives such as Nanotec, Leadshine, Oriental Motor, Trinamic, Delta Electronics, Omron, SINAMICS, Maxon, Bosch Rexroth, Parker, Lexium, Panasonic

La compatibilita specifica dipende dal cablaggio e dal profilo firmware. Alcuni driver sono gia usati in applicazioni reali, altri sono in valutazione.

Confronto / Posizionamento

Dai controller ai cuori dei sistemi di motion control

La maggior parte dei controller e progettata per eseguire codice.
DUILIO F4 e progettato per far funzionare macchine.
Questo confronto evidenzia differenze architetturali, non le prestazioni pure.

I segmenti pieni indicano il livello da 0 a 4.

Controller	Compatibilita logica 5V	Ingressi analogici ad alta risoluzione	Logica failsafe dedicata	Coordinamento multi-motore	Ampio range di tensione in ingresso	Puo alimentare periferiche (es. Raspberry Pi)	Funziona con driver motore esterni	Watchdog di sistema e stati di sicurezza	Tempo per un sistema di movimento funzionante	Efficienza dei costi (tipica)
Arduino UNO / MKR
Arduino GIGA R1
ESP32
STM32 Nucleo
DUILIO F4

Nota: i punteggi riflettono l'uso tipico a livello di sistema, non le capacita pure della MCU. Le schede generaliste possono richiedere hardware e firmware extra per raggiungere caratteristiche simili di sicurezza e movimento.

Perche esiste / Problema che risolve

La storia dietro Duilio

Duilio e nato come parte di un progetto piu ampio di guida da remoto.

L'obiettivo iniziale era permettere a Fabry di guidare un veicolo del mondo reale, dal suo PC.

Costruire macchine vere ha svelato rapidamente il solito punto debole: motori e driver funzionano, ma la logica di movimento ? sempre da adattare, instabile e sul piu bello non funziona mai qualcosa.

Ogni controller significava riscrivere rampe, limiti, coordinamento e comportamento failsafe.

Quindi ho progettato un controller di movimento come di deve.

Non per demo, ma per macchine che devono funzionare veramente, ripetibili e scalabili.

Quel controller e Duilio.

-- Fabio Giuliodori