ARM-Linux嵌入式系统在轮式移动机器人上的应用.pdf

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1、第25卷第2期2012年3月机电产品开簋与剀新m舭10pIne毗＆Inm髓donofM∽hi眦ry＆ElectricaIProd啪b、，oI．25．NO．2Mar。2012ARM—L．nux嵌入式系统在轮式移动机器人上的应用张玫(北京电子科技职业学院，北京100029)摘要：介绍了基于ARM—Linll)【软硬件平台的嵌入式系统，作为核心控制器应用在轮式移动机器人上．重点介绍了平台的软硬件构成，并举例说明了控制过程的实现，为教学和研究提供了很好的实验平台。关键词：移动机器人；嵌入式系统；^RM；Ljn似中图分类号：’rP242．6文献标识码：Adoi：lO．3969

2、，j．is鲫．1002—6673．2012．02．010AlU江一Li聃xEmbeddedsysteminU地App吐∞戗on0fU托Wh刚edMo柚eRobo坛ZHANGMei∞eijiIlgVoca曲nalColkge0fElec拄0nicscieIlce，Bc巧ing100029，ch叫At瞎trIId：1恤pal’eriII廿I诚馏me“bw玳mdllal幽雠ph面眦b勰edon越w—LiIl暇ofcIIlbedded町砷弧，越dleco托con廿nuefmedintbue加b吒吐lispap玎int∞duc器dlc∞缸va托蛆dllardwa北of出ep蜘

3、锄啪ctIIre。痢ill啦吣the托alizadonofdlecon臼dprocc嚣，d】Iisgj，s咖f．or0e扯llingandp∞、，id妫a窖ood∞叩盯jIl_le眦dpla怕mK曲肿rds：瓤，b丑erol斌；锄Ibedded妒咖l；AI乙M；LiIl假O引言机器人技术是集机械工程学、计算机科学、控制工程、电子技术、传感器技术、仿生学等学科为一体的多学科交叉、结合的综合性技术llJ。而移动机器人是机器人技术中的一重要分支，且随着传感技术、计算机科学、1人工智能及其他相关学科的迅速发展。移动机器人正向着智能化和多样化方向发展。随着移动机器人的智能化，

4、控制方法的发展，所需计算量增大，一般的单片机等处理器很难完成控制要l求。而基于ARM的嵌入式服务机器人的控制器采用分层与模块化结构，充分体现可扩展性、可移植性的设计原则，同时具有低成本、低功耗、体积小巧、可靠性l高、智能化高以及通用性等特点圆。嵌入式系统(ES)是计算机技术、通信技术、半导体：技术、微电子技术、语音图像数据传输技术，甚至传感I器等先进技术和具体应用对象相结合后的系统，其是硬}件和软件紧密捆绑在一起的系统唧。作为嵌入式系统的核心，嵌入式微处理器为8位、16位或32微处理器。但I由于8位和16位微处理器的运行速度、寻址能力和功——收稿日期：2012—01

5、—12作者简介：张玫(1972一)，女，江苏南京人，硕士研究生，讲：师。研究方向：工业控制及机器人技术应用。已发表论文一I篇，主编教材一部。耗等问题，已较难满足相对复杂的嵌入式应用场合。在32位嵌入式应用领域内，ARM获得了巨大的成功。ARM微处理器一般具有体积小、低功耗、低成本、高性能的特点。例如，由于它有大量的使用寄存器，指令执行速度更快。于是大多数数据操作都在寄存器中完成；它的寻址方式灵活简单。执行效率高，指令长度固定等。在ARM中，可以嵌入嵌入式操作系统，在此系统上可完成复杂的算法，可以代替PC机完成各种任务问。1移动机器人软硬件组成1．1硬件构成机器人的运

6、动、感知和决策均需要通过控制器来完成。控制器收集各种传感器信息，通过控制算法或决策方法，生成机器人运动指令或执行器输出。进而驱动机器人运动或发声。控制器还担任了人机接口的任务和网络通信的任务，是机器人智能的核心。表1控制器各项功能Tab．1ContrO¨erfunctions类别详细描述辅助信息采集单元红外、光敏、倾角、接触、麦克、图像采集单元触摸屏、扬声器、以太网、无线网、I塔232、人机接口单元RS485、半双t”几、USB，client、SD卡接口中央处理单元计算平台软硬件其它功能Jtag、电源、LED、按钮、复位、开关等运动控制单元PWM电机控制、光电编码器

7、反馈·开发与翻新该移动机器人采用了ARM—L曲Ⅱ的软硬件平台作为机器人控制器．详细参数见表2。该轮式移动机器人采用s3C2440处理器，是一款高性能ARM9系列处理器．具有枷Mm的处理速度和丰富的外设接口，64MB的SDRAM和64MB的n∞h．以及电源、复位电路等构成了中央处理单元。外形如图l所示。表2软硬件参数表T曲2scr№悖andhardwa怕∞啊meter协bIe类别参数性能CPUAI岫．主舞为4∞M№硬件内存俐SDR^MⅡnsl

8、64MⅢdasll【iTIIx内棱版本26驱动程序全部接口驱动及源码操作系统图形界面凹开发环境^珊r‰喇交夏编译环境田l控