基于A(yíng)RM7的遠程機器人控制系統的研制

1 總體方案設計
遠程機器人控制系統由機器人智能控制模塊、機器人監視模塊、以及遠程控制模塊等三部分構成。其工作過(guò)程為遠端PC機向機器人控制器發(fā)送控制命令，處理器接收到來(lái)自遠端的命令，發(fā)送到控制器，控制器控制機器人運動(dòng)；機器人監視系統，通過(guò)視頻攝像頭抓取現場(chǎng)圖像，傳送到遠端，在遠端PC上顯示現場(chǎng)圖像。其整體結構框圖如圖l所示。

(1) 機器人智能控制模塊：該部分是系統的核心。采用嵌入式系統設計，能夠自動(dòng)運行、處理數據，通過(guò)RS485總線(xiàn)管理和控制機器人監視模塊。并且控制器通過(guò)GPRS模塊，實(shí)現機器人智能控制模塊與外部網(wǎng)絡(luò )的通訊，使用戶(hù)可以通過(guò)短信和互聯(lián)網(wǎng)等方式實(shí)現機器人智能控制模塊的遠程控制，同時(shí)，控制器還通過(guò)鍵盤(pán)和顯示屏為用戶(hù)提供人機界面，方便用戶(hù)實(shí)現本地控制。
(2) 機器人監視模塊：機器人監視模塊通過(guò)單片機組成若干小的控制系統控制各驅動(dòng)單元，并通過(guò)統一的控制總線(xiàn)將這些小的控制系統組成網(wǎng)絡(luò )，連接到機器人智能控制模塊，受機器人智能控制模塊控制。

2 系統硬件設計
2．1 硬件系統結構
本文選用三星公司S3C4480芯片作為控制器的中心控制模塊，負責和GPRS通信模塊、機器人監視模塊、數據存儲、鍵盤(pán)、顯示屏等模塊進(jìn)行通訊以及系統的數據采集和處理。主要分為兩個(gè)部分：即機器人智能控制模塊和機器人監視模塊。
2．2 機器人智能控制模塊的硬件設計
控制器的電路設計部分主要分為如下幾個(gè)模塊：
(1)ARM處理器S3C4480的外圍電路模塊：包括電源管理、鍵盤(pán)、顯示屏以及SDRAM、Flash等數據及程序存儲設備。
(2)GPRS通信模塊及其外圍電路設計：GPRS模塊用于實(shí)現遠程用戶(hù)與控制終端的數據傳送，本文選用了西門(mén)子公司的MC35I模塊。其外圍電路設計主要完成了MC35模塊的供電部分，數據傳送、模塊啟動(dòng)和關(guān)閉及工作模式指示等部分的電路設計。
(3)串口擴展：GPRS modem撥號上網(wǎng)需要處理器為其提供完整的9線(xiàn)串口，而S3C4480只提供了3線(xiàn)串口。因此本文通過(guò)外接雙通道的通用異步收發(fā)器STl6C2550擴展了完整的9線(xiàn)串口擴展。
(4)RS485轉換器：通過(guò)TI公司的RS485接口芯片75LBC184，實(shí)現了S3C4480(單片機)串行口的TTL電平與RS485電平之間的轉換，該芯片的輸入阻抗為RS485標準輸入阻抗的2倍(≥24kΩ)，故可以在總線(xiàn)上連接64個(gè)節點(diǎn)。
2．2．1 ARM處理器的外圍電路設計
2．2．1．1 開(kāi)發(fā)板資源的使用
開(kāi)發(fā)板提供了豐富的外部資源，下面對除了電源、時(shí)鐘源、復位電路等必要配置外，系統使用到的部分資源作簡(jiǎn)要介紹：
外部存儲器配置：2M Bytes Flash、8M Bytes SDRAM，為系統數據、程序和操作系統內核的存儲和運行提供存儲空間。
擴展網(wǎng)口：10M網(wǎng)口，RTL8019AS，該部分用于從PC機上下載操作系統內核和應用程序。
LCD接口(帶LCD顯示屏)：320X240，STN，16級灰度，最大可接640×480256色。
鍵盤(pán)：鍵盤(pán)和LCD接口用于為用戶(hù)提供本地控制的人機交互界面。
串口：兩個(gè)標準RS232接口。用于和PC機連接，通過(guò)超級終端進(jìn)行系統調試。
JTAG接口：利用JTAG仿真器町以通過(guò)JTAG邊界掃描口進(jìn)行在線(xiàn)仿真。目前JTAG有兩種標準，即14針接口和20針接口，開(kāi)發(fā)板采用的是標準14針JTAG接口，支持ARM7個(gè)系列處理器，支持STD，并口連接，支持網(wǎng)絡(luò )調試功能。
2．2．1．2 系統存儲器的分配