自平衡機器人的控制系統設計

3．2．2 擴展CAN通信電路
單片機與電機控制器采用CAN總線(xiàn)通信，CAN接口采用Philips公司的CAN物理層和鏈路層接口芯片SJA1000和PCA82C250。單片機直接控制SJA1000的AD0～AD7、ALE、INT引腳。SJA1000工作在Intel模式下，MODE腳接高電平，片選腳CS接地，始終處于選通狀態(tài)。擴展CAN通信電路如圖5所示。單片機對SJA1000的操作主要是對寄存器的操作：一方面，對SJA1000的模式寄存器、命令寄存器、狀態(tài)寄存器、中斷寄存器、中斷允許寄存器、總線(xiàn)定時(shí)寄存器、輸出控制寄存器、時(shí)鐘分頻計數器進(jìn)行設置和檢測；另一方面，對收發(fā)緩沖區進(jìn)行讀寫(xiě)，從而和CAN設備交換數據。

3．3 控制系統軟件設計
自平衡機器人的控制系統需要實(shí)現以下功能：傳感器信息處理和機器人姿態(tài)信息計算，電機控制PID算法實(shí)現和CAN口的數據處理。系統控制流程如圖6所示。系統上電后從主函數開(kāi)始執行。主函數負責初始化控制器的I／O口、CAN口、控制周期定時(shí)器、A／D轉換器、各個(gè)中斷接收數據和發(fā)送數據模塊等。初始化完畢，控制周期定時(shí)器時(shí)間到后，傳感器信息輸入到A／D轉換器中進(jìn)行轉換，計算機器人的傾倒角度和傾倒角速度；然后調用PID算法計算電機控制數據，并通過(guò)CAN口輸出給電機驅動(dòng)器。