ARM7的遠(yuǎn)程機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計

1、【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】 ARM7的遠(yuǎn)程機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計 ARM7處理器是英國ARM公司設(shè)計的主流嵌入式處理器 ARM7內(nèi)核是0.9MIPS/MHz的三級流水線和馮諾伊曼構(gòu)造。 1 總體方案設(shè)計 遠(yuǎn)程機(jī)器人控制系統(tǒng)由機(jī)器人智能控制模塊、機(jī)器人監(jiān)視模塊、以及遠(yuǎn)程控制模塊等三部分構(gòu)成。其工作過程為遠(yuǎn)端PC機(jī)向機(jī)器人控制器發(fā)送控制命令，處理器接收到來自遠(yuǎn)端的命令，發(fā)送到控制器，控制器控制機(jī)器人運(yùn)動；機(jī)器人監(jiān)視系統(tǒng)，通過視頻攝像頭抓取現(xiàn)場圖像，傳送到遠(yuǎn)端，在遠(yuǎn)端PC上顯示現(xiàn)場圖像。 （1） 機(jī)器人智能控制模塊：該部分是系統(tǒng)的。采用嵌入式系統(tǒng)設(shè)計，能夠自動運(yùn)行、處理數(shù)據(jù)，通過RS485總線管理和

2、控制機(jī)器人監(jiān)視模塊。并且控制器通過GPRS模塊，實現(xiàn)機(jī)器人智能控制模塊與外部網(wǎng)絡(luò)的通訊，使用戶可以通過短信和互聯(lián)網(wǎng)等方式實現(xiàn)機(jī)器人智能控制模塊的遠(yuǎn)程控制，同時，控制器還通過鍵盤和顯示屏為用戶提供人機(jī)界面，方便用戶實現(xiàn)本地控制。 （2） 機(jī)器人監(jiān)視模塊：機(jī)器人監(jiān)視模塊通過單片機(jī)組成若干小的控制系統(tǒng)控制各驅(qū)動單元，并通過統(tǒng)一的控制總線將這些小的控制系統(tǒng)組成網(wǎng)絡(luò)，連接到機(jī)器人智能控制模塊，受機(jī)器人智能控制模塊控制。 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計 2.1 硬件系統(tǒng)構(gòu)造 本文選用三星公司S3C4480芯片作為控制器的中心控制模塊，負(fù)責(zé)和GPRS通信模塊、機(jī)器人監(jiān)視模塊、數(shù)據(jù)存儲、鍵盤、顯示屏等模塊開展通訊以及系統(tǒng)的

3、數(shù)據(jù)采集和處理。主要分為兩個部分：即機(jī)器人智能控制模塊和機(jī)器人監(jiān)視模塊。 2.2 機(jī)器人智能控制模塊的硬件設(shè)計 （1）ARM處理器S3C4480的外圍電路模塊：包括電源管理、鍵盤、顯示屏以及SDRAM、Flash等數(shù)據(jù)及程序存儲設(shè)備。 （2）GPRS通信模塊及其外圍電路設(shè)計：GPRS模塊用于實現(xiàn)遠(yuǎn)程用戶與控制終端的數(shù)據(jù)傳送，本文選用了西門子公司的MC35I模塊。其外圍電路設(shè)計主要完成了MC35模塊的供電部分，數(shù)據(jù)傳送、模塊啟動和關(guān)閉及工作模式指示等部分的電路設(shè)計。 （3）串口擴(kuò)展：GPRS modem撥號上網(wǎng)需要處理器為其提供完整的9線串口，而S3C4480只提供了3線串口。因此本文通過外接雙

4、通道的通用異步收發(fā)器STl6C2550擴(kuò)展了完整的9線串口擴(kuò)展。 （4）RS485轉(zhuǎn)換器：通過TI公司的RS485接口芯片75LBC184，實現(xiàn)了S3C4480（單片機(jī)）串行口的TTL電平與RS485電平之間的轉(zhuǎn)換，該芯片的輸入阻抗為RS485標(biāo)準(zhǔn)輸入阻抗的2倍（24k），故可以在總線上連接64個節(jié)點(diǎn)。 2.2.1 ARM處理器的外圍電路設(shè)計 2.2.1.1 開發(fā)板資源的使用 外部存儲器配置：2M Bytes Flash、8M Bytes SDRAM，為系統(tǒng)數(shù)據(jù)、程序和操作系統(tǒng)內(nèi)核的存儲和運(yùn)行提供存儲空間。 擴(kuò)展網(wǎng)口：10M網(wǎng)口，RTL8019AS，該部分用于從PC機(jī)上操作系統(tǒng)內(nèi)核和應(yīng)用程序。

5、 LCD接口（帶LCD顯示屏）：320X240，STN，16級灰度，可接640480256色。 鍵盤：鍵盤和LCD接口用于為用戶提供本地控制的人機(jī)交互界面。 串口：兩個標(biāo)準(zhǔn)RS232接口。用于和PC機(jī)連接，通過超級終端開展系統(tǒng)調(diào)試。 JTAG接口：利用JTAG仿真器町以通過JTAG邊界掃描口開展在線仿真。 2.2.1.2 系統(tǒng)存儲器的分配 S3C4480支持?jǐn)?shù)據(jù)存儲的大小端選擇（通過外部引腳開展選擇）；具有8個存儲體，每個存儲體可達(dá)32MB，總共可達(dá)256MB；對所有存儲體的訪問大小均可以改變（8位/16位32位）；8個存儲體中，Bank0Bank5可以支持ROM、SDRAM；Bank6、Ba

6、nk7可支持ROM、SRAM和SDRAM等；7個存儲體的起始地址固定，1個存儲體的起始地址可變。 2.2.2 GPRS模塊MC35及其外圍電路設(shè)計 2. 2.2.1 MC35模塊 MC35址Siemens公司推出的新一代無線通信GPRS模塊，主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊（ASIC）、閃存、ZIF連接器、天線接口六部分組成。 2.2.2.2 MC35外圍電路設(shè)計 （1）MC35I 電源電路 模塊要求單一電源供電，提供3.3V到4.87的電壓（標(biāo)準(zhǔn)輸入為4.27），2A的電流。本文選用LM2576ADJ為模塊提電源，該芯片為降壓式開關(guān)電壓調(diào)整器，電壓的輸入范圍為：1040V，選

7、用12V（通過220V轉(zhuǎn)12V變壓器得到）輸入，輸出為1.5V。 （2）啟動和關(guān)機(jī)電路 啟動電路由開漏極三極管和上電復(fù)位電路組成。關(guān)機(jī)電路通過三極管給該腳一個大于3.5s的低電平，可以關(guān)閉GPRS模塊。 電氣特性方面MC35模塊的串口采用的是ITUTV.24協(xié)議，和RS232電平并不兼容。因此需要開展電平轉(zhuǎn)換。MC35I還提供了6個SIM卡電路接口。 2.2.3 RS485接口電路 本系統(tǒng)設(shè)計的家庭智能控制器，家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)布線采用RS485總線。由于ARM處理器4480和單片機(jī)（文中選用的Atmel公司的AT89C52）都沒有提供現(xiàn)成的RS485總線接口，因此需要選擇轉(zhuǎn)換芯片實現(xiàn)接口的轉(zhuǎn)換。

8、2.3 機(jī)器人監(jiān)視模塊 機(jī)器人監(jiān)視系統(tǒng)集機(jī)器人動作控制、視頻攝像頭現(xiàn)場拍攝等多功能于一體。本文在機(jī)器人監(jiān)視模塊實現(xiàn)了機(jī)器人驅(qū)動單元模塊、其他電機(jī)裝置驅(qū)動單元模塊，每個模塊都由單片機(jī)作為控制器構(gòu)成，并通過單片機(jī)連接RS485總線組成監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，并終受到機(jī)器人智能控制器控制。 2.3.1 紅外機(jī)器人驅(qū)動單元控制模塊 紅外機(jī)器人驅(qū)動單元控制模塊主要用于控制內(nèi)含有紅外接收芯片的機(jī)器人。紅外發(fā)射電路中采用的紅外發(fā)射器件是塑封的TSAL6200紅外發(fā)射二極管，紅外接收采用tS0038B紅外接收器。 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要的分為三個部分：家庭系統(tǒng)模塊的軟件設(shè)計；RS485通訊協(xié)議設(shè)計及家庭智能控制器與家庭系統(tǒng)通訊的軟件設(shè)計；家庭智能控制器的軟