一種智能機器人系統設計和實(shí)現

　　3.1 控制系統總體軟件結構

　　軟件系統主要由應用軟件、內核、系統服務(wù)、驅動(dòng)程序等組成。其構成示意圖如圖2.

　　圖2中硬件平臺是指核心控制模塊及其外圍擴展模塊，如視頻采集模塊、語(yǔ)音采集模塊等；驅動(dòng)程序是指系統對LCD、直流電機、攝像頭模塊、語(yǔ)音采集模塊等程序；內核是指嵌入式操作系統，本系統采用的是μC/OS-Ⅱ操作系統；系統服務(wù)是指圖形界面μC/GUI和文件系統等；應用程序是指為完成控制系統所規劃的任務(wù)等程序。

　　3.2 基于μC/GUI的界面設計

　　μC/GUI是嵌入式應用中通用的圖形軟件，是為帶LCD的圖形應用系統提供高效的圖形用戶(hù)接口而設計的，它不依賴(lài)于處理器和LCD控制器。μC/GUI在多任務(wù)環(huán)境下工作與在單任務(wù)環(huán)境下工作性能同樣卓越，任何尺寸大小的顯示設備，不管是物理的或是虛擬的，只要具備LCD控制器和處理器，都可以運用μC/GUI.μC/GUI產(chǎn)品包中包含有所有的源代碼。實(shí)際上，在所有的嵌入式圖形用戶(hù)接口中，μC/GUI提供的源代碼是最整潔最統一的。μC/GUI提供的所有服務(wù)都以該模塊相關(guān)的前綴開(kāi)始（如：GUI,WM），這將易于理解應用程序中與μC/GUI相關(guān)的函數。同時(shí)，μC/GUI所有的服務(wù)都有很明晰的分類(lèi)：GUI表示二維圖形，GUI_AA表示反鋸齒等。

　　中間件μC/GUI界面應用程序向用戶(hù)提供了豐富的API接口函數，為窗口設計提供了方便。在設計中，為了繪制一幅背景圖片，首先使用位圖轉換工具把bmp格式的位圖轉換成μC/GUI支持的C文件，供μC/GUI函數調用。然后根據μC/GUI提供的API函數設計系統界面。用到的API函數主要有位圖顯示函數、窗口創(chuàng )建函數、窗口客戶(hù)區句柄獲取函數、按鈕創(chuàng )建函數、文本框創(chuàng )建函數和滑動(dòng)進(jìn)度條創(chuàng )建函數等。設計的界面最終在8英寸LCD液晶屏上顯示。本系統設計的窗口主要由兩個(gè)子窗口組成：上方窗口主要用于視頻顯示，可以通過(guò)觸摸屏點(diǎn)擊開(kāi)始或結束，視頻數據將自動(dòng)存入規劃好的內存圖像存儲區，以便進(jìn)一步處理利用，并可選擇機器人所處環(huán)境的特定算法程序，且運行相應的程序；下方的窗口工具條主要完成機器人現場(chǎng)音頻數據的收集、播放及停止采集，錄制的音頻信息將自動(dòng)存入規劃好的內存音頻數據存儲區Sound_Buffer中，而播放的音頻數據放在內存Play_Buffer中，它們采用的都是內存映射技術(shù)。

　　3.3 用戶(hù)任務(wù)設計

　　基于μC/OS-Ⅱ的任務(wù)管理機制，根據系統的功能要求，劃分為6個(gè)系統任務(wù)，并設置每個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級，如表1所示。

　　(1)Motor_Drive_Task——定時(shí)中斷節拍進(jìn)行計時(shí)，在任務(wù)循環(huán)塊中，接收圖像處理控制算法中形成的電機驅動(dòng)參數，即Image_Analyze_Task任務(wù)中產(chǎn)生的電機驅動(dòng)參數，更新PWM輸出，完成機器人所需運動(dòng)軌跡姿態(tài)的調整，隨后掛起自身。

　　(2)Image_Analyze_Task——獲取在內存循環(huán)隊列中的圖像數據，在任務(wù)循環(huán)塊中檢測圖像信號量。如果沒(méi)有在一定時(shí)期內進(jìn)行任務(wù)調度，則掛起自身；若有則對獲取內存循壞隊列中的圖像數據進(jìn)行分析處理，得出電機驅動(dòng)參數并發(fā)送該信息至消息隊列中，然后釋放圖像信號量，再掛起自身。

　　(3)Sound_Record_Task——用于采集、存儲機器人周?chē)h(huán)境聲音信息數據到聲音隊列中。

　　(4)Sound_Play_Task——定時(shí)從內存聲音播放存儲處，即Play_Buffer中提取數據放到隊列中進(jìn)行播放。

　　(5)Image_Collect_Task——建立窗口界面，在任務(wù)循壞塊中檢測圖像信號量。如果沒(méi)有在一定時(shí)期內進(jìn)行任務(wù)調度，則掛起自身；如果檢測到圖像信號量，則采集一幅圖像到圖像存儲循壞隊列中，采集完成，再釋放圖像信號量，掛起自身。

　　(6)GUI_Update_Task——按照μC/GUI手冊規定，當其使用窗口回調機制，建議把它設為最低優(yōu)先級別的任務(wù)，用來(lái)更新回調信息，并且該任務(wù)必須實(shí)現，且要定期調用。