娛樂(lè)機(jī)器人控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

1、    娛樂(lè)機(jī)器人控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)    王斌薛文奎摘要：針對(duì)娛樂(lè)機(jī)器人系統(tǒng)開(kāi)放性差、通信接口標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)傳輸性差等問(wèn)題，機(jī)器人利用嵌入式開(kāi)發(fā)板和can總線模塊搭建娛樂(lè)機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件平臺(tái)，然后將開(kāi)放的linux操作系統(tǒng)移植到控制器上，經(jīng)測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性好和實(shí)時(shí)性強(qiáng)。關(guān)鍵詞：娛樂(lè)機(jī)器人；硬件平臺(tái)；can總線模塊；linux操作系統(tǒng)：tb：adoi：10.19311/ki.16723198.2017.09.091娛樂(lè)機(jī)器人的研究網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議不開(kāi)放和專用的操作系統(tǒng)，導(dǎo)致市場(chǎng)上出現(xiàn)的娛樂(lè)機(jī)器人開(kāi)放性差、通信接口標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)傳輸性差等問(wèn)題，阻礙娛樂(lè)機(jī)器

2、人的更好的發(fā)展。本文提出將開(kāi)放的嵌入式linux操作系統(tǒng)移植到arm9開(kāi)發(fā)板，實(shí)現(xiàn)娛樂(lè)機(jī)器人通信接口標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的問(wèn)題，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃缘玫教岣摺?系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)娛樂(lè)機(jī)器人控制系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由主節(jié)點(diǎn)模塊、通信總線模塊、從節(jié)點(diǎn)模塊、紅外線檢測(cè)模塊和驅(qū)動(dòng)模塊等組成。娛樂(lè)機(jī)器人系統(tǒng)框架如圖1所示。2硬件平臺(tái)組成2.1主節(jié)點(diǎn)模塊主節(jié)點(diǎn)模塊是娛樂(lè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)與其他各個(gè)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和管理網(wǎng)絡(luò)功能。系統(tǒng)采用s3c2441a處理器作為主控芯片。s3c2440a微處理器主頻400mhz，系統(tǒng)集成sdram儲(chǔ)存器、專用lcd的dma控制器、擁有外部請(qǐng)求的4路引腳dma控制器，支持16/

3、32位精簡(jiǎn)指令集。2.2can總線模塊can總線模塊由can收發(fā)器和can控制器組成，本文采用msg-3cm類(lèi)型can總線控制芯片和tja1050的can總線收發(fā)器，其電路原理圖如圖2所示。2.3從節(jié)點(diǎn)模塊采用68hc11單片機(jī)作為從節(jié)點(diǎn)控制器模塊，68hc11是增強(qiáng)型8位單片機(jī)，芯片具有運(yùn)算高速、系統(tǒng)功能齊備、低功耗等優(yōu)點(diǎn)。68hc11通過(guò)spi接口與can總線模塊的spi接口進(jìn)行通訊，外圍電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，可靠性高。2.4紅外傳感器模塊紅外傳感器接收與發(fā)送模塊由紅外發(fā)射器和紅外接收器組成，檢測(cè)距離為1875cm。其原理圖如3所示。3娛樂(lè)機(jī)器人軟件平臺(tái)搭建娛樂(lè)機(jī)器人軟件平臺(tái)，將開(kāi)放的嵌入式lin

4、ux操作系統(tǒng)移植到gt2440上。具體需要進(jìn)行主機(jī)的配置、boot loader的移植、linux內(nèi)核的移植及配置、根系統(tǒng)文件的建立等方面。3.1嵌入式linux開(kāi)發(fā)環(huán)境的建立嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)采用交叉開(kāi)發(fā)方式，即在電腦將代碼編寫(xiě)好，然后通過(guò)編譯交叉工具生成執(zhí)行機(jī)器代碼，再通過(guò)串口下載到系統(tǒng)平臺(tái)上，如圖4所示。3.2移植boot loader移植u-boot原理是將u-boot源代碼上進(jìn)行刪減或添加系統(tǒng)相關(guān)配置文件，然后進(jìn)行編譯及下載到控制板的過(guò)程。移植具體如下：（1）將u-boot-1.1.6解壓到gt2440文件中。（2）修改smdk2410.c、smdk2410.o、smdk2410.h分別

5、修改為gtstudio.c、gtstudio.o、gtstudio.h。（3）指定交叉編譯器為“carm-linux-”。（4）中斷向量根據(jù)需要進(jìn)行修改start.s文件，修改serial.c與設(shè)置的fpclk和串口波特率相同。（5）設(shè)置bank控制器參數(shù)及修改lowlevel_init.s文件與內(nèi)存配置一致。（6）在drivers中添加設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，實(shí)現(xiàn)usb等設(shè)備的驅(qū)動(dòng)。（7）執(zhí)行make指令，生成機(jī)器語(yǔ)言映像文件。3.3linux內(nèi)核移植3.3.1內(nèi)核源碼的解壓在linux源代碼包，執(zhí)行#tar xvzf 指令將linux-2.6.38.6進(jìn)行解壓縮。3.3.2設(shè)置編譯環(huán)境修改makef

6、ile文件完成目標(biāo)代碼的類(lèi)型的更改，系統(tǒng)編譯交叉工具為4.3.4.具體設(shè)計(jì)為：arch2？= arm1cross_compile ？=/local/arm1/4.4.3/bin/arm-linux-3.3.3修改系統(tǒng)時(shí)鐘gt2440開(kāi)發(fā)板采用的外部時(shí)鐘為12mhz，對(duì)應(yīng)的內(nèi)核源代碼為mach-smdk2440.c文件中，將s3c24xx_init_clocks修改為12mhz（12000000）。4系統(tǒng)測(cè)試將生成的二進(jìn)制映像文件下載到gt2440芯片中。用usb線將gt2440開(kāi)發(fā)板與電腦連接好，然后利用dnw軟件將編譯好的文件下載到開(kāi)發(fā)板中，并重新啟動(dòng)系統(tǒng)，可通過(guò)securecrt軟件看到系

7、統(tǒng)界面，如圖5所示。5結(jié)論本文搭建娛樂(lè)機(jī)器人硬件平臺(tái)，通過(guò)can總線實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各硬件模塊的底層通信，同時(shí)使用canopen協(xié)議完成主從節(jié)點(diǎn)的通信，實(shí)現(xiàn)硬件模塊化，同時(shí)也提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。參考文獻(xiàn)1白俊利.娛樂(lè)機(jī)器人控制器與無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)d.蘭州：蘭州理工大學(xué)，2010.2dominik off.multimodal integration processes in plan-based service robot controlj.tsinghua science and technology，2011.3嵇鵬程.服務(wù)機(jī)器人的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)j.常州大學(xué)學(xué)報(bào)，2010.4李衛(wèi).基于arm的嵌入式服務(wù)機(jī)器人控制器的研究j.電子設(shè)計(jì)工程，2009.5辛鑫.基于嵌入式arm9平臺(tái)的linux-2.6移植d.武漢：華中科技大學(xué)，2008. 現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)20