基于軟硬件協(xié)同處理的輪式機器人平臺設(shè)計.pdf

1、隨著需求的不斷增加,嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展得越來越復雜和多樣化,如何對性能、成本、可重用等多種指標進行權(quán)衡和優(yōu)化,是嵌入式系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域的挑戰(zhàn)性問題。而輪式機器人在交通、工業(yè)的應用日益增多,為了解決輪式機器人嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的指標優(yōu)化問題,基于軟硬件協(xié)同處理架構(gòu),研究了輪式機器人的異構(gòu)多處理器平臺化,提高了系統(tǒng)性能與設(shè)計效率。
　　層次參考模型分為三層:高性能處理層、實時控制流層、數(shù)據(jù)平面層。系統(tǒng)利用FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)處理密集數(shù)

2、據(jù)流,利用ARM處理復雜控制流并擴展功能到高性能處理層。實時控制流層與數(shù)據(jù)平面層之間的拓撲關(guān)系分為預處理器、后處理器、協(xié)處理器三類,并采用松耦合方式通信,保證兩者之間數(shù)據(jù)交換的高效和接口透明。實時控制流層通過有線網(wǎng)絡(luò)、串口等多種方式與高性能處理層(PC、智能手機等)通信?；跈C器視覺的自主導航、基于人工視覺的遙控導航是移動機器人領(lǐng)域兩類熱點應用技術(shù)。將上述軟硬件協(xié)同處理架構(gòu)應用到針對機器視覺的移動機器人領(lǐng)域,對控制系統(tǒng)進行適當?shù)能浻布?/p>

3、分,FPGA系統(tǒng)將分為數(shù)字圖像處理預處理器、圖形顯示后處理器、運動控制協(xié)處理器。在該平臺FPGA內(nèi)部設(shè)計了通用的軟硬件通信接口和IP擴展方式,使用同步EMC總線作為片內(nèi)總線。數(shù)字圖像預處理包含全局動態(tài)閾值分割、細化、壓縮等;運動控制協(xié)處理器采用A3原則實現(xiàn)了雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng);液晶后處理器則實現(xiàn)了軟硬件圖像動態(tài)回傳。
　　所設(shè)計的軟硬件協(xié)同處理架構(gòu)是一個理想的嵌入式技術(shù)研究和驗證平臺。該系統(tǒng)不僅有較高的自主導航橫向定位精度和優(yōu)良的