CyberDog（以小米开源四足机器人为例）的硬件模块连接遵循“主控制器为核心，分布式子系统协同”的架构，通过标准化接口和总线实现各模块的通信与控制。其硬件连接可分为核心控制层、执行层、感知层、电源层四大类，具体如下：

一、核心控制层：主控制器与子系统中枢

核心控制器是CyberDog的“大脑”，负责统筹所有模块的协作，通常采用NVIDIA Jetson Nano（或Jetson Xavier NX，高配版）作为主计算单元，集成GPU用于AI计算（如视觉识别、运动规划）。

• 主控制器接口：
  Jetson Nano提供丰富的硬件接口，作为连接各模块的“枢纽”，包括：

  • USB 3.0：连接子控制器、摄像头、WiFi模块等；
  • MIPI-CSI：直接连接高清摄像头（用于视觉导航）；
  • GPIO：连接LED指示灯、按钮等简单外设；
  • I2C/SPI：连接低速率传感器（如温湿度传感器）；
  • UART（串口）：连接调试设备或部分子模块；
  • Ethernet：可选扩展，用于高速数据传输（如外接计算单元）。

• 子控制器协同：
  为减轻主控制器负担，CyberDog通常配备STM32系列MCU作为子控制器（运动控制中枢），通过USB-to-UART与主控制器通信，专门负责电机控制、姿态解算等实时性任务。

二、执行层：电机与驱动模块

CyberDog作为四足机器人，每条腿有3个关节（共12个电机），负责运动执行。电机与主系统的连接依赖总线通信和电源驱动：

• 电机类型：采用带编码器的直流减速电机（如无刷电机），支持位置、速度闭环控制。
• 连接方式：
  1. 所有电机通过CAN总线连接到电机驱动板（子控制器的一部分）——CAN总线适合多设备联网，抗干扰能力强，且支持实时控制（满足电机毫秒级响应需求）；
  2. 电机驱动板通过电源接口从电源管理模块取电（通常12-24V，根据电机型号而定）；
  3. 电机驱动板通过USB与子控制器（STM32）通信，接收运动指令（如关节角度、转速）并反馈电机状态（如当前位置、温度）。

三、感知层：传感器模块

感知层是CyberDog的“感官”，包括姿态、环境、视觉等传感器，连接方式因数据速率和类型而异：

四、电源层：供电与管理

CyberDog通常采用锂电池组（如12V/10Ah）作为电源，通过电源管理模块（PMU）分配电力至各模块，确保稳定供电：

• 电源管理模块（PMU）：

  • 输入：锂电池组（通过XT60等接口连接）；
  • 输出：多路稳压电源，如5V（主控制器、传感器）、12V（电机驱动板、摄像头）、3.3V（子控制器、低功耗传感器）；
  • 保护功能：过压、过流、短路保护，避免模块损坏。

• 连接特点：
  高功耗模块（电机驱动、摄像头）采用大电流排线连接，低功耗模块（传感器、LED）采用小型端子线连接，整体通过电源分配板整合，减少布线复杂度。

五、其他模块连接

• 通信模块：WiFi/蓝牙模块通常集成在主控制器（Jetson Nano自带），或通过USB外接4G模块实现远程控制；
• 交互模块：扬声器（音频输出）通过3.5mm接口或I2S连接主控制器，LED指示灯通过GPIO连接子控制器，用于状态显示（如电量、工作模式）；
• 扩展接口：机身上预留USB、HDMI、GPIO等接口，用于外接设备（如调试器、额外传感器）。

总结：连接逻辑的核心特点

1. 分层通信：主控制器（Jetson）负责高level任务（AI、视觉），子控制器（STM32）负责实时任务（电机、姿态），通过USB高效协同；
2. 总线适配：高实时性设备（电机）用CAN总线，高频传感器（IMU）用I2C/SPI，高速数据设备（摄像头）用MIPI/USB 3.0；
3. 电源集中管理：通过PMU统一分配电压，避免模块间电源干扰。

这种架构既保证了各模块的独立工作，又通过标准化接口实现了高效协同，适合机器人动态运动场景的稳定性需求。