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
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球形機器人控制系統的整體架構
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/116960.htm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。
球形機器人控制系統雙處理器通信接口方案的選擇
筆者在研究過(guò)程中曾仔細分析過(guò)雙DSP架構的硬件結構，發(fā)現C6000與C2000硬連接的接口方式可以多種多樣，如串口(UART)連接、USB連接、以太網(wǎng)(Ethernet)連接、HPI并行連接、I2C總線(xiàn)連接等。這些方式各有優(yōu)缺點(diǎn)和各自的適應場(chǎng)合，須考慮自身功能和外部環(huán)境的需求來(lái)合理選擇。表1給出了上述幾種信號傳輸接口的各自性能比較。
從表1中可以看出，I2C為片內總線(xiàn)接口，其接口連接簡(jiǎn)單可靠，非常適合于短距離高效通信。注意到DM6437和F28015片上都擁有I2C模塊，且將雙DSP做在同一塊PCB板上可以大大減小控制板卡的尺寸，降低電磁干擾，提高整個(gè)系統的可靠性。采用這樣的硬件設計思路后，片內總線(xiàn)就應該成為首選的通信方式了。而I2C通信是一種很簡(jiǎn)捷高效的片內總線(xiàn)，其不占用芯片額外資源，除了通信可靠性高外，該接口的硬件設計難度也較小，因此，新型球形機器人控制系統最終確定I2C接口為雙DSP的通信接口方式。
球形機器人控制系統的接口設計
I2C總線(xiàn)介紹
I2C總線(xiàn)(Inter IC Bus)是一種用于IC器件之間連接的二進(jìn)制總線(xiàn)。它通過(guò)SDA(串行數據線(xiàn))及SCI(并行時(shí)鐘線(xiàn))兩根線(xiàn)，在連到總線(xiàn)上的器件之間傳送數據。它根據地址識別每個(gè)支持I2C接口的器件。
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