I2C總線(xiàn)通信技術(shù)在球形機器人雙DSP控制系統中的應用

　　當前，機器視覺(jué)技術(shù)與運動(dòng)控制技術(shù)正日益成為新一代智能機器人系統的熱門(mén)技術(shù)，在反恐防爆與抗險救災、星際探測、地質(zhì)勘察等領(lǐng)域，機器視覺(jué)技術(shù)和運動(dòng)控制技術(shù)都已得到大量應用。然而，在很多情況下，這兩種技術(shù)的無(wú)縫聯(lián)結和有機融合卻并不理想，以至直接影響到它們的使用效果。筆者通過(guò)研究和探索發(fā)現，機器人控制系統硬件平臺搭建得合理與否是影響上述技術(shù)協(xié)調工作的重要原因之一。

　　對于傳統的機器人控制系統來(lái)說(shuō)，選用單一的核心芯片將難以讓其在機器視覺(jué)和運動(dòng)控制兩方面都具有優(yōu)良的表現，將會(huì )導致機器人綜合效能得不到充分發(fā)揮。眾多的集成芯片生產(chǎn)廠(chǎng)家意識到圖像處理和運動(dòng)控制將會(huì )是未來(lái)半導體芯片的兩大重要應用領(lǐng)域，都紛紛推出了基于上述兩種應用的芯片。

　　筆者經(jīng)過(guò)系統研究認識到，利用TI公司的C6000+C2000系列芯片搭建的機器人控制系統架構方案可在機器視覺(jué)和運動(dòng)控制之間找到了一個(gè)很好的結合點(diǎn)和平衡點(diǎn)，能較好地起到功能互補的效果。但應當看到，C6000和C2000雖同屬TI公司的產(chǎn)品線(xiàn)，而兩者的體系架構是不同的，在選擇雙DSP建立系統時(shí)，如何處理它們之間的信號交互和協(xié)調工作是必須解決的首要問(wèn)題。新型雙DSP架構的信息交互機制的研究無(wú)論在學(xué)術(shù)上，還是在應用上都具有重大意義。

　　球形機器人控制系統的整體架構

　　筆者所在科研團隊新近研制了一種新型球形機器人，該機器人能自動(dòng)掃描和跟蹤目標，并可根據圖像傳感器采集到的數據自主對目標進(jìn)行識別和判斷，屬于典型的機器視覺(jué)和運動(dòng)控制相互協(xié)調、并行工作的系統。在搭建該球形機器人控制系統時(shí)，筆者采用了DSP C6000+C2000的雙核架構。其中，C6000芯片主要用來(lái)對采集的現場(chǎng)圖像信息進(jìn)行分析和處理，完成目標識別和判斷，并輸出處理結果;C2000芯片主要用來(lái)接收C6000芯片的處理結果，并完成相應的任務(wù)管理，如視覺(jué)系統云臺的掃描運動(dòng)、防御功能的實(shí)現等等。該機器人控制系統的硬件結構如圖1所示。

　　在C6000芯片的選型上，選擇了TMS320DM6437(以下簡(jiǎn)稱(chēng)DM6437)芯片，它是目前TI公司的TMS320C6000系列中性能較好的定點(diǎn)DSP之一。在C2000芯片的選擇上，選擇了TMS320F28015(以下簡(jiǎn)稱(chēng)F28015)芯片，它是TI公司推出的低成本，低功耗，基于TMS320C28x內核的定點(diǎn)控制器芯片。

　　DSP C6000+C2000的組合架構形式，既解決了C6000控制能力稍顯不足的問(wèn)題，又克服了C2000圖像處理功能薄弱的缺點(diǎn)，可以最大程度地滿(mǎn)足球形機器人控制系統在綜合性能上的需求。但是，引入了強大的雙DSP系統后，隨之而來(lái)的便是兩者之間的通信問(wèn)題，若處理不好，反而會(huì )適得其反。因此，雙DSP芯片間的通信接口的設計是保證整體機器人控制系統能完成高效協(xié)調工作的關(guān)鍵所在。