機(jī)器人課程設(shè)計(jì)---自主行走機(jī)器人小車的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　機(jī)器人課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　自主行走機(jī)器人小車的設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué)院： </p><p>　　班級： </p><p>　　姓名： </p><p>　　學(xué)號： </

2、p><p>　　摘要：本文通過對ARM開發(fā)和研究，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人小車自主行走，速度反饋和紅外線避障的功能。</p><p>　　小車系統(tǒng)的組成主要包括避障傳感器部分，電機(jī)控制部分，速度反饋部分以及ARM嵌入式系統(tǒng)核心控制部分。避障傳感器系統(tǒng)采用紅外線技術(shù)，主要完成對障礙物的感應(yīng)；移動(dòng)機(jī)器人小車的電機(jī)控制轉(zhuǎn)速部分采用步進(jìn)電機(jī)作為電機(jī)首選；還有速度反饋的部分，由于ARM板內(nèi)部沒有記數(shù)的功能，我們就

3、設(shè)計(jì)了傳感器數(shù)據(jù)讀取的一個(gè)系統(tǒng)。最后，貫穿整篇文章的是對機(jī)器人的核心部分（基于ARM嵌入式系統(tǒng)）的研究和設(shè)計(jì)，主要讓操作系統(tǒng)完成控制功能（主要是通過接收避障系統(tǒng)感應(yīng)外界環(huán)境所返回的信號，進(jìn)而控制運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，從而完成一個(gè)自主運(yùn)動(dòng)的智能功能）。</p><p>　　關(guān)鍵詞：ARM板；自主行走；紅外線感應(yīng)；嵌入式操作系統(tǒng)；電機(jī)</p><p>　　1 機(jī)器人實(shí)現(xiàn)方法和實(shí)現(xiàn)過程</p&g

4、t;<p>　　以S3C44B0X實(shí)驗(yàn)板為平臺，以及避障系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)兩部分結(jié)合起來構(gòu)成整個(gè)移動(dòng)機(jī)器人最主要的硬件部分。其中，實(shí)驗(yàn)板為移動(dòng)機(jī)器人的中樞神經(jīng)部分，它承擔(dān)著對于外部硬件的全權(quán)管理（包括接收外部硬件的傳遞過來的信息，對信息進(jìn)行相應(yīng)的處理，以及把處理后的信息再傳遞給外部硬件）；避障系統(tǒng)為整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的感應(yīng)部分，一切外界環(huán)境的識別都有避障系統(tǒng)來完成；運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)為整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的移動(dòng)部分，它承擔(dān)著讓機(jī)器人能自由

5、的在物理環(huán)境中移動(dòng)的功能。</p><p><b>　　1.1 實(shí)現(xiàn)過程</b></p><p>　　以S3C44B0開發(fā)板構(gòu)建整個(gè)機(jī)器人的中樞神經(jīng)，主要是采用嵌入式操作系統(tǒng)來管理。</p><p>　　這里具體工作主要包括將uClinux操作系統(tǒng)移植入ARM，以及在操作系統(tǒng)下編寫外部驅(qū)動(dòng)程序來識別和控制外圍硬件（主要是避障系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)）

6、。</p><p>　　避障系統(tǒng)設(shè)計(jì)：采用紅外線來實(shí)現(xiàn)避障（電路設(shè)計(jì)，調(diào)試）。</p><p>　　運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：采用直流電機(jī)來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的移動(dòng)功能(電路設(shè)計(jì)，調(diào)試)。</p><p>　　軟件設(shè)計(jì)部分：主要是應(yīng)用程序配合外部硬件驅(qū)動(dòng)程序。下文將詳細(xì)介紹軟件實(shí)現(xiàn)的具體方法和實(shí)現(xiàn)代碼。</p><p>　　2 自主行走機(jī)器人的行走控制方案

7、</p><p>　　2.1 直流電機(jī)的控制方案</p><p>　　一個(gè)電動(dòng)小車整體的運(yùn)行性能，首先取決于它的電池系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。電動(dòng)小車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般由控制器、功率變換器及電動(dòng)機(jī)三個(gè)主要部分組成。電動(dòng)小車的驅(qū)動(dòng)不但要求電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 具有高轉(zhuǎn)矩重量比、寬調(diào)速范圍、高可靠性，而且電機(jī)的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性受電源功率的影響，這就要求驅(qū)動(dòng)具有盡可能寬 的高效率區(qū)。我們所使用的電機(jī)一般為直流電機(jī)

8、,主要用到永磁直流電機(jī)、伺服電機(jī)及步進(jìn)電機(jī)三種。直流電機(jī)的控制很簡單，性能出眾,直流電源也容易實(shí)現(xiàn)。這里主要介紹這種直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)及控制。</p><p><b>　　2.2 驅(qū)動(dòng)電路</b></p><p>　　2.2.1驅(qū)動(dòng)芯片介紹</p><p>　　L298是ST公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，直接采用，TTL邏輯電平控制，

9、可用來驅(qū)動(dòng)繼電器、線圈、直流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等電感性負(fù)載。該芯片的主要特點(diǎn)是：工作電壓高，最高工作電壓可達(dá)46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá)3A，持續(xù)工作電流為2A；內(nèi)含兩個(gè)H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器，可以用來驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、繼電器、線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號控制；具有兩個(gè)使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作有一個(gè)邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，

10、將變化量反饋給控制電路。其芯片原理結(jié)構(gòu)圖如下：</p><p><b>　　原理圖</b></p><p>　　2.2.2 驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路使用最廣泛的就是H型全橋式電路，這種驅(qū)動(dòng)電路可以很方便實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的四象限運(yùn)行，分別對應(yīng)正轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)制動(dòng)。 它的基本原理圖</p><p>

11、;　　如圖1所示:     </p><p>　　全橋式驅(qū)動(dòng)電路的4只開關(guān)管都工作在斬波狀態(tài)，S1、S2為一組，S3、S4 為另一組，兩組的狀態(tài)互補(bǔ)，一組導(dǎo)通則另一組必須關(guān)斷。當(dāng)S1、S2導(dǎo)通時(shí)，S3、 S4關(guān)斷，電機(jī)兩端加正向電壓，可以實(shí) 現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)制動(dòng)；當(dāng)S3、S4導(dǎo) 通時(shí)，S1、S2關(guān)斷，電機(jī)兩端為反向電壓，電機(jī)反轉(zhuǎn)或正轉(zhuǎn)制動(dòng)。</p><

12、;p>　　此部分是單純的硬件設(shè)計(jì)，沒涉及到軟件方面，但是實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功能時(shí)，我們軟件輸出必須通過驅(qū)動(dòng)電路來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)。所以這個(gè)部分和軟件設(shè)計(jì)也是密不可分的一個(gè)環(huán)節(jié)。</p><p><b>　　3 避障系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 常用避障電路的實(shí)現(xiàn)方法</p><p>　　機(jī)器人小車避障電路設(shè)計(jì)常用的方法有兩類：一種

13、是超聲波發(fā)射，接收傳感器；另一種是紅外線發(fā)射傳感器。超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量，但超聲波技術(shù)受干擾影響比較大。采用紅外線技術(shù)設(shè)計(jì)避障電路，主要優(yōu)點(diǎn)是廉價(jià)，而且，紅外線常用于遙控電路，技術(shù)比較常熟，電路電路設(shè)計(jì)也比較簡單，但是，它的避碰距離不是很遠(yuǎn)，一般最遠(yuǎn)也不會(huì)超過1m。</p><p>　　考慮到實(shí)驗(yàn)室的條件以及技術(shù)實(shí)用性，本項(xiàng)目主要采用的是紅外線技術(shù)設(shè)計(jì)

14、避障電路。</p><p>　　3．2 紅外線避障系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　3.2.1紅外線避障電路基本原理</p><p>　　采用紅外線技術(shù)設(shè)計(jì)避障電路方法一般有兩種[11]，一種是基于紅外線發(fā)射二級管和紅外線接收二級管來設(shè)計(jì)；另外一種是基于紅外線發(fā)射二極管以及紅外線接收頭來設(shè)計(jì)，兩種方法的最大區(qū)別就在于接收電路，前者主要是要自行設(shè)計(jì)出紅外接收二極管的接

15、收電路，而后者用到的紅外接收頭內(nèi)部就是一個(gè)接收電路，所以后者就比較簡潔，而且效果比前者要好的多。</p><p>　　3.2.2紅外發(fā)射軟件中斷設(shè)計(jì)</p><p>　　紅外線設(shè)置檢測到障礙后會(huì)向ARM的中斷寄存器發(fā)送一個(gè)高低電平的脈沖信號，我們軟件通過讀取這個(gè)電平脈沖來調(diào)用電機(jī)的轉(zhuǎn)彎程序，以實(shí)現(xiàn)小車的避障功能。</p><p>　　軟件設(shè)計(jì)過程中，我把寄存器PCO

16、NG設(shè)置為控制寄存器，將PDATG設(shè)置成數(shù)字寄存器，通過改變PCONG的 高低電平來獲得PDATG的數(shù)值，如果是高電平，保持原來的轉(zhuǎn)速，即沒遇到障礙，如果是低電平就調(diào)用電機(jī)轉(zhuǎn)彎的程序。</p><p><b>　　程序?qū)崿F(xiàn)如下：</b></p><p>　　#include <stdio.h></p><p>　　#include

17、<stdlib.h></p><p>　　#include<unistd.h></p><p>　　#include<fcntl.h></p><p>　　#include<linux/rtc.h></p><p>　　#include<linux/ioctl.h></p>

18、;<p>　　#include <linux/errno.h></p><p>　　#include <linux/fs.h></p><p>　　#define PCONG(*(volatile unsigned *)0x01d20040) //定義地址</p><p>　　#define PDATG(*(v

19、olatile unsigned *)0x01d20044) //定義地址</p><p>　　int value[2];</p><p>　　typedef unsigned long U32;</p><p>　　void delay(U32 time)</p><p><b>　　{</b></p&

20、gt;<p>　　while(time--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　int start_motor(int r ,int l)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　int fd,i;</b>&

21、lt;/p><p>　　U32 times1,times2;</p><p>　　value[0]=r;</p><p>　　value[1]=l;</p><p>　　fd=open("/dev/motor_drv",O_RDWR); //打開電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序</p><p>　　if(fd=

22、=-1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　perror("open");</p><p><b>　　exit(-1);</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　write(fd

23、,value,2*sizeof(int));</p><p>　　delay(10000);</p><p>　　close(fd);</p><p><b>　　return 0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　int main()&l

24、t;/p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　int i;</b></p><p>　　PCONG &= 0xfffffff3;/*PG1->input*/</p><p>　　while(1) {</p><p>　　if(PDA

25、TG & 0X00000002) {/*HIGH LEVEL*/</p><p>　　printf("紅外線沒檢測到障礙\n")；</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else {</b></p><p>　　printf("

26、;紅外線檢測障礙\n");</p><p>　　/*call the motor driver*/</p><p>　　start_motor(50,0); /*調(diào)用電機(jī)左轉(zhuǎn)程序*/</p><p><b>　　sleep(1);</b></p><p>　　start_m

27、otor(50,50);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　return 0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　這個(gè)方案是

28、通過應(yīng)用程序直接讀取寄存器數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)中斷過程，實(shí)際上還可以通過系統(tǒng)的中斷控制來設(shè)置寄存器的值，然后再調(diào)用中斷程序?qū)崿F(xiàn)想要的結(jié)果，第二個(gè)方案比較復(fù)雜，而且還涉及到系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)程序調(diào)用，實(shí)現(xiàn)過程中的中斷感應(yīng)可能存在問題，所以本次項(xiàng)目還是運(yùn)用了應(yīng)用程序的實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　4 速度測量實(shí)時(shí)反饋</p><p><b>　　4.1 方案總述</b></p>

29、;<p>　　S3C44B0X本身不具有外部脈沖計(jì)數(shù)功能,可利用可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器82C54在S3C44B0X系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)測量電機(jī)轉(zhuǎn)速.</p><p>　　在機(jī)器人控制中，我們需要知道它的狀態(tài),這就需要測量.對于機(jī)器人行走常需要分時(shí)或連續(xù)測量和顯示其轉(zhuǎn)速及瞬時(shí)轉(zhuǎn)速．為了能精確地測量轉(zhuǎn)速外，還要保證測量的實(shí)時(shí)性，要求能測得瞬時(shí)轉(zhuǎn)速．轉(zhuǎn)速測量方法分為模擬式和數(shù)字式兩種，模擬式采用測速發(fā)電機(jī)為檢測元件，得到

30、的信號是電壓量，而數(shù)字式通常采用光電編碼器、圓光柵、霍爾元件等為檢測元件，得到的信號是脈沖信號．隨著微型計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，特別是高性能／價(jià)格比的單片機(jī)的涌現(xiàn)，轉(zhuǎn)速測量普遍采用了以單片機(jī)為核心的數(shù)字法，智能化微電腦式代替了一般機(jī)械式或模擬量結(jié)構(gòu).</p><p>　　4.2 方案選擇和實(shí)施</p><p>　　4.2.1 選擇方案</p><p>　　在我們的這個(gè)項(xiàng)

31、目中選用霍爾集成元件作為傳感器，主要因?yàn)樗旧聿慌禄覊m，適合露天場地，且體積小，價(jià)格便宜，可單電源供電，使用極其方便，因此本測量系統(tǒng)轉(zhuǎn)速信號檢測點(diǎn)采用霍爾集成傳感器作為轉(zhuǎn)速檢測探頭．</p><p>　　4.2.2 任務(wù)實(shí)施</p><p>　　把探頭(霍爾元件)固定在距齒輪外圓lmm的支架上[3]，在霍爾元件的正對面貼一小塊磁鋼(B>18000T，B為磁鋼強(qiáng)度要求)，當(dāng)測速齒輪的每

32、個(gè)齒經(jīng)過探頭正前方時(shí)，改變了磁通密度，探頭就輸出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的脈沖信號．檢測元件選用型號為CS3020開關(guān)集成霍爾傳感器．此元件是OC門，因此在輸出端與電源之間要接一個(gè)電阻，</p><p>　　4.2.3 計(jì)數(shù)模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　鑒于S3C44B0X本身不具有外部脈沖計(jì)數(shù)功能，需要在已有的硬件資源基礎(chǔ)上擴(kuò)展外圍電路。利用可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器82C54是個(gè)很好的選擇。</p>

33、<p>　　Intel 82C54是專用的可編程定時(shí)計(jì)數(shù)芯片[15]，82C54通過對加在其cLK 輸入引腳的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)， 脈沖最高頻率可以達(dá)到10MHz， 使用靈活，功能強(qiáng)大。采用82C54對系統(tǒng)外圍進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)。S3C44B0X的數(shù)據(jù)線D0~D7通過74LVCA245接82C54的數(shù)據(jù)線，74LVCA245的作用是實(shí)現(xiàn)了CPU 的3．3V 電壓和82C54的5V 電壓的穩(wěn)定轉(zhuǎn)換。片選可使用S3C44B0X的任意空余片

34、選nGCSx，如果整個(gè)系統(tǒng)還有其他外圍電路需要較多片選，也可利用S3C44B0X的地址線接74HC138譯碼器擴(kuò)展出多路片選信號供系統(tǒng)其它資源使用。</p><p>　　5 ARM開發(fā)平臺及uClinu操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1 ARM開發(fā)平臺</p><p>　　5.1.1 基本設(shè)置</p><p>　　首先，要了解一下

35、如何通過串口終端與ARM板進(jìn)行通信，將隨板配帶的串口線（DB9 為雙母，直連）一端接FS44B0X 開發(fā)板的COM1，串口線的另一端接電腦的COM1（或COM2），接好后，在PC機(jī)上打開一個(gè)超級終端。</p><p>　　在linux下，打開gnome終端，在命令行里輸入minicom –s。然后對串口終端進(jìn)行一下配置。選中Serial port setup，按照要求配置串口功能屬性。保存退出。鍵入minicom

36、，給ARM開發(fā)板上電，在命令行模式下鍵入ap，設(shè)置。這樣linux的串口終端便建立起來了（這樣，在linux操作系統(tǒng)下，uclinux內(nèi)核鏡像image.rom可以直接通過該串口燒寫入ARM目標(biāo)板）。</p><p>　　5.2 uClinux內(nèi)核編譯</p><p>　　ARM上的uclinux操作系統(tǒng)是出廠前就被開發(fā)人員燒入的[14]，很多功能都不具備，編譯uclinux內(nèi)核的目的，不

37、僅僅在于學(xué)習(xí)怎樣編譯內(nèi)核，還在于通過配置來完善uclinux操作系統(tǒng)</p><p>　　5.3設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序：motor_driv.c</p><p><b>　　驅(qū)動(dòng)程序原理：</b></p><p>　　通過輸入來設(shè)置寄存器的值，經(jīng)過PWM波形輸出來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的輸入，電機(jī)的輸入是經(jīng)

38、過電機(jī)驅(qū)動(dòng)板來驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。</p><p>　　以下是電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序的部分代碼：</p><p>　　#define rPCOND(*(volatile unsigned *)0x1d2001c)</p><p>　　#define rPDATD(*(volatile unsigned *)0x1d20020)</p><p>　　

39、#define rPUPD(*(volatile unsigned *)0x1d20024)</p><p>　　#define rPCONE(*(volatile unsigned *)0x1d20028)</p><p>　　#define rPDATE(*(volatile unsigned *)0x1d2002c)</p><p>　　#defi

40、ne rPUPE(*(volatile unsigned *)0x1d20030)</p><p>　　/* Timer */</p><p>　　#define rTCFG0(*(volatile unsigned *)0x1d50000)</p><p>　　#define rTCFG1(*(volatile unsigned *)0x1d50004

41、)</p><p>　　#define rTCON(*(volatile unsigned *)0x1d50008)</p><p>　　#define rTCNTB0(*(volatile unsigned *)0x1d5000c)</p><p>　　#define rTCMPB0(*(volatile unsigned *)0x1d50010)&l

42、t;/p><p>　　#define rTCNTO0(*(volatile unsigned *)0x1d50014)</p><p>　　#define rTCNTB1(*(volatile unsigned *)0x1d50018)</p><p>　　#define rTCMPB1(*(volatile unsigned *)0x1d5001c)<

43、;/p><p>　　#define rTCNTO1(*(volatile unsigned *)0x1d50020)</p><p>　　#define rTCNTB2(*(volatile unsigned *)0x1d50024)</p><p>　　#define rTCMPB2(*(volatile unsigned *)0x1d50028)<

44、/p><p>　　#define rTCNTO2(*(volatile unsigned *)0x1d5002c)</p><p>　　#define rTCNTB3(*(volatile unsigned *)0x1d50030)</p><p>　　#define rTCMPB3(*(volatile unsigned *)0x1d50034)</

45、p><p>　　#define rTCNTO3(*(volatile unsigned *)0x1d50038)</p><p>　　#define rTCNTB4(*(volatile unsigned *)0x1d5003c)</p><p>　　#define rTCMPB4(*(volatile unsigned *)0x1d50040)</p

46、><p>　　#define rTCNTO4(*(volatile unsigned *)0x1d50044)</p><p>　　void init()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　rPCONE&=0xffff00ff;</p><p>　　rPCONE

47、|=0x0001aa00;</p><p>　　rPDATE=0x00000000;</p><p>　　rPCOND=0x00000050;</p><p>　　rPDATD=0x0c;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void change_lmotor_stat

48、e(U16 Freq, int Hil )</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if( Freq > MaxBeepFreq )</p><p>　　Freq = MaxBeepFreq;</p><p>　　if(Hil>100)</p><p>　　Hil

49、= 100;</p><p>　　rTCON &= 0xfffff0ff;// clear manual update bit, stop Timer1</p><p>　　rTCFG0 &= 0xffffff00;// set Timer 1&2 prescaler 0</p><p>　　rTCFG1 &am

50、p;= 0xffffff0f;// set Timer 1 MUX 1/16 </p><p>　　rTCFG1 |= 0x00000030;</p><p>　　rTCNTB1 = (MCLK)/(Freq*16); </p><p>　　rTCMPB1 = (rTCNTB1*(50-0.5*Hil))/100; </

51、p><p>　　printk("TCNTO:%d;TCNTB:%d,TCMPB1:%d\n",rTCNTO1,rTCNTB1,rTCMPB1);</p><p>　　rTCON|= 0x00000200;// manual update</p><p>　　rTCON&= 0xfffff0ff; // clear man

52、al update bit</p><p>　　rTCON |= 0x00000d00;// auto reload, inverter on, start Timer 1</p><p>　　rTCON &= 0xffff0fff;// clear manual update bit, stop Timer2</p><p>　　r

53、TCFG0 &= 0xffff00ff;// set Timer 2&3 prescaler 0</p><p>　　rTCFG1 &= 0xfffff0ff;// set Timer 2 MUX 1/16</p><p>　　rTCFG1 |= 0x00000300;</p><p>　　rTCNTB2 = (MC

54、LK)/(Freq*16); </p><p>　　rTCMPB2 = (rTCNTB2*(50-0.5*Hil))/100;</p><p>　　rTCON|= 0x00002000;// manual update</p><p>　　rTCON&= 0xffff0fff

55、; // clear manal update bit</p><p>　　rTCON |= 0x00009000;// auto reload, inverter off, start Timer 2</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//****************************

56、*****************************************************// right_motor:</p><p>　　//*********************************************************************************</p><p>　　void change_rmotor_stat

57、e(U16 Freq, int Hir)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(Freq>MaxBeepFreq)</p><p>　　Freq = MaxBeepFreq;</p><p>　　if(Hir>100)</p><p>　　Hir = 100

58、;</p><p>　　rTCON &= 0xfff0ffff;// clear manual update bit, stop Timer3</p><p>　　rTCFG0 &= 0xffff00ff;// set Timer 2&3 prescaler 0</p><p>　　rTCFG1 &= 0

59、xffff0fff;// set Timer 3 MUX 1/16</p><p>　　rTCFG1 |= 0x00003000;</p><p>　　rTCNTB3 = (MCLK)/(Freq*16);</p><p>　　rTCMPB3 = (rTCNTB3*(50+0.5*Hir))/100;

60、 rTCON|= 0x00020000;// manual update</p><p>　　rTCON&= 0xfff0ffff; // clear manal update bit</p><p>　　rTCON |= 0x000d0000; </p><p>　　rTCON &am

61、p;= 0xff0fffff;// clear manual update bit, stop Timer4</p><p>　　rTCFG0 &= 0xff00ffff;// set Timer 4&5 prescaler 0</p><p>　　rTCFG1 &= 0xfff0ffff;// set Timer 4 MUX 1/

62、16</p><p>　　rTCFG1 |= 0x00030000;</p><p>　　rTCNTB4 = (MCLK)/(Freq*16); </p><p>　　rTCMPB4 = (rTCNTB4*(50+0.5*Hir))/100; </p><

63、p>　　rTCON|= 0x00200000;// manual update</p><p>　　rTCON&= 0xff0fffff; // clear manal update bit</p><p>　　rTCON |= 0x00900000;}</p><p>　　static int motor_dr

64、v_write (struct file *filp, const char *buf,size_t count,loff_t *f_pos)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　if(*buf==0&&buf[4]==0)</p><p><b>　　{ </b><

65、/p><p>　　change_lmotor_state(50,0) ;</p><p>　　change_rmotor_state(50,0) ;</p><p>　　rTCON &=0xfeeeeff;</p><p>　　//printk("%d\n",buf[4]);</p><p>　

66、　//for (j=0;j<6;j++)</p><p>　　printk("it is stoped！\n");</p><p>　　//printk("it is %d\n",*buf++);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else {i

67、nt uc[2];</p><p>　　int *data=(int *)buf;</p><p>　　unsigned int fre=50;</p><p>　　printk("write sucess:\n");</p><p>　　copy_from_user(uc,data,count);</p>

68、<p>　　printk("uc is:%d...%d\n",uc[0],uc[1]);</p><p>　　change_lmotor_state(fre,uc[0]) ;</p><p>　　change_rmotor_state(fre,uc[1]) ;</p><p>　　//delay(10000000);</p>

69、<p>　　//rTCON &= ~0x1000;</p><p>　　//printk("寫操作完成！\n");</p><p><b>　　} }</b></p><p>　　設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序?qū)?yīng)的Makefile </p><p>　　Makefile內(nèi)容顯示如下：

70、</p><p>　　CC = /opt/host/armv4l/bin/armv4l-unknown-linux-gcc</p><p>　　LD = /opt/host/armv4l/bin/armv4l-unknown-linux-ld</p><p>　　CFLAGS=-D__KERNEL__-I/HHARM2410-R3/kernel/include/li

71、nux-I/HHARM2410-R3/kernel/include-Wall-Wstrict-prototypes-Wno-trigraphs-Os-mapcs-fno-strict-aliasing-fno-common-fno-common–pipe-mapcs-32-march=armv4-mtune=arm9tdmi-mshort-load-bytes-msoft-float-DKBUILD_BASENAME=motor_dri

72、v-I/opt/host/armv4l/src/linux/include –DMODULE</p><p>　　motor_driv.o: motor_driv.c</p><p>　　$(CC) $(CFLAGS) -c $^ -o $@</p><p>　　cp motor_driv.o / -f</p><p><b>　　

73、clean:</b></p><p><b>　　-rm-f *.o</b></p><p>　　通過應(yīng)用程序來調(diào)用設(shè)備驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)，下面是start_motor.c應(yīng)用程序的內(nèi)容：</p><p>　　#include<unistd.h></p><p>　　#include<fcntl.h

74、></p><p>　　#include<linux/rtc.h></p><p>　　#include<linux/ioctl.h></p><p>　　#include <linux/errno.h></p><p>　　#define DEFAULT_RSPEED50</p>

75、<p>　　#define DEFAULT_LSPEED50</p><p>　　typedef unsigned int U32;</p><p>　　void delay(U32 time)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(time--);</p>

76、<p><b>　　}</b></p><p>　　int main(int argc ,char **argv)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　int fd;</b></p><p><b>　　int i;<

77、/b></p><p><b>　　int r,l;</b></p><p>　　unsigned long data[2];</p><p>　　int retval;</p><p>　　printf("you have entry the main");</p><p&

78、gt;　　fd=open("/dev/motor_drv",O_RDWR);</p><p>　　if(argc == 1) {/*default setting*/</p><p>　　r = DEFAULT_RSPEED;</p><p>　　l = DEFAULT_LSPEED;</p><p><b>

79、;　　}</b></p><p><b>　　else {</b></p><p>　　char *r_speed;</p><p>　　char *l_speed;</p><p>　　r_speed = argv[1];</p><p>　　l_speed = argv[2];&l

80、t;/p><p>　　r = atoi(r_speed);</p><p>　　l = atoi(l_speed);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(r <= -100 || r >= 100 || l <= -100 || l >= 100) {</p>

81、<p>　　printf("error:you must input the arguments between (-100,100)\n");</p><p>　　return -1;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　data[0] = r;</p><p>

82、;　　data[1] = l;</p><p>　　if(fd == -1) {</p><p>　　error("open");</p><p><b>　　exit(-1);</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　retv

83、al = write(fd,&data,sizeof(data));</p><p>　　return retval;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　將驅(qū)動(dòng)程序編譯入內(nèi)核</p><p>　　第一步， 將驅(qū)動(dòng)程序到嵌入式uclinux 系統(tǒng)</p><p>　

84、　將motor_driv.c 復(fù)制到uClinux-dist/linux-2.4.x/drivers/char 目錄下,在該目錄Makefile 中增加如下代碼:</p><p>　　ifeq ( ＄(CONFIG—MOTORDRIVE) ,y) </p><p>　　L -OBJS + = motor_driv.o</p><p><b>　　Endif

85、</b></p><p>　　第二步， 修改config.in文件</p><p>　　在uClinux/linux-2.4.x/arch/m68knommu 目錄下config. in 中</p><p>　　字符設(shè)備段里增加如下代碼:</p><p>　　bool ′support for MOTOR_DRIV′CONFIG—

86、MOTORDRIVE y</p><p>　　系統(tǒng)編譯驅(qū)動(dòng)程序，運(yùn)行make xconfig；make dep；make linux；make linux.text；make linux.data；cat linux.text linux.data > linux.bin。 第三步，建立設(shè)備節(jié)點(diǎn)</p><p>　　在 /uclinux/romfs/romfs/dev/目錄下創(chuàng)

87、建設(shè)備：mknod motor c 220 0。并且在/uclinux/appsrc/下運(yùn)行make，生成新的romfs.s19文件。 </p><p>　　到這里，在uclinux操作系統(tǒng)中增加設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序便完成了，只要將新的linux.bin與romfs.s19燒入目標(biāo)板中，即可通過運(yùn)行應(yīng)用程序來調(diào)用設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序了。就這樣，我們的項(xiàng)目已經(jīng)基本完成。很多細(xì)節(jié)問題可能沒有考慮到，希望在以后的學(xué)習(xí)和生活中再去完善

88、和總結(jié)吧。</p><p><b>　　6 設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p><b>　　總結(jié)：</b></p><p>　　本文主要對基于ARM開發(fā)的自主式移動(dòng)機(jī)器人小車進(jìn)行了研究，實(shí)現(xiàn)了小車的最基本功能。</p><p>　　小車的基本系統(tǒng)主要包括避障傳感器部分，電機(jī)控制部分，速度反饋部分以及

89、ARM嵌入式系統(tǒng)核心控制部分。首先，是設(shè)計(jì)出了避障傳感器系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用紅外線技術(shù)，主要完成對障礙物的感應(yīng)；其次，是設(shè)計(jì)出了移動(dòng)機(jī)器人小車的電機(jī)控制轉(zhuǎn)速部分，該系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)作為電機(jī)首選，同時(shí)采用集成芯片L297加L298配合使用來作為電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制部分；</p><p>　　該系統(tǒng)目前完成的主要功能就是：小車前進(jìn)，轉(zhuǎn)彎，后退行使，若系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)前方有障礙物，那么運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)內(nèi)的電機(jī)就轉(zhuǎn)彎；若系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)前方?jīng)]有障礙物

90、，那么電機(jī)就繼續(xù)前進(jìn)。</p><p>　　還可以將電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的真實(shí)數(shù)據(jù)給傳送回來。</p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1] 求是科技，單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)實(shí)例導(dǎo)航[J] ，人民郵電出版社，2002年8月。</p>

91、<p>　　[2] 張俊謨，單片機(jī)中級教程[M]， 北京航空航天大學(xué)出版社，2001年6月。</p><p>　　[3] 王昊等，通用電子元器件的選用與檢測[J] ，電子工業(yè)出版社，1998年6月。</p><p>　　[4] 王力等，protel 99se典型實(shí)例[L] ，人民郵電出版社，1996年5月。</p><p>　　[5] 朱金剛，系列單片機(jī)

92、C語言編程入門 ，電子制手2003年第一期。</p><p>　　[6] 張德偉等，偉福仿真器實(shí)際應(yīng)用中的常見問題探討[H]， 實(shí)驗(yàn)室研究與探索 2006年7月第25卷第7期。</p><p>　　[7] Alessandro Rbuini LINUX DEVIE DRIVA[K]，中國電力出版社，1999年6月。</p><p>　　[8] Karim Yagh

93、mour BUILDING EMBEDDED LINUX SYSTEMS[F] ，中國電力出版社，</p><p><b>　　1998年6月。</b></p><p>　　[9] 楊虎等，CGI步步高[J] ，機(jī)械工業(yè)出版社，2000年6月。</p><p>　　[10] 邁克、普瑞德科，機(jī)器人控制器與程序設(shè)計(jì)[M] ， 科學(xué)出版社，2001

94、年3月。</p><p>　　[11] 陳永甫，紅外控測與控制電路[L] ，人民郵電出版社，1998年7月。</p><p>　　[12] 周金華、王松德，紅外線地射接收演示裝置設(shè)計(jì)[K] ，洛陽師范院校學(xué)報(bào)2004年第2期。</p><p>　　[13] 李巖、榮盤祥 基于S3C44B0X嵌入式uClinux系統(tǒng)原理及應(yīng)用[K]，清華大學(xué)出版社，</p>