基于CAN總線(xiàn)的仿人機器人力信息檢測系統

　　選用TMS320LF2407作為主處理器。它采用實(shí)時(shí)信號處理體系結構，可達到30×10⁶條指令/s的執行速度，供電電壓為3.3V，功耗低，片內外設中集成有控制器局域網(wǎng)絡(luò )(CAN)2.0B模塊和SCI模塊。

　　傳輸數據主要包括兩個(gè)力/力矩傳感器的五維力信息和經(jīng)過(guò)預處理得到的數據，因此雙端口RAM選用IDT7132(2K×8bit)。一個(gè)端口接PC/104總線(xiàn)的數據線(xiàn)、低位地址線(xiàn)、高位地址譯碼產(chǎn)生的選通信號以及讀寫(xiě)信號，譯碼通過(guò)MAX7032，根據上位機的空閑地址分配RAM地址；另一個(gè)端口接經(jīng)過(guò)電平轉換的DSP數據線(xiàn)低位地址線(xiàn)、高位地址譯碼產(chǎn)生的選通信號以及讀寫(xiě)信號，通過(guò)SN74LV08A譯碼，分配的地址為F800～FFFF，通過(guò)SN74LV245A完成總線(xiàn)驅動(dòng)和電平轉換。

　　
　　圖4　接口電路原理圖

　　
　　圖5　力信息采集與預處理基本流程

　　選取PCA82C250T作為驅動(dòng)CAN控制器和物理總線(xiàn)間的接口，提供對總線(xiàn)的差動(dòng)發(fā)送和接收功能。同時(shí)利用DSP的SCI模塊擴展了一路RS232串口，選用3.3V供電的RS232驅動(dòng)器MAX3320作為串口驅動(dòng)器，與PC機進(jìn)行通信。

　　接口電路的軟件流程
　　接口電路驅動(dòng)程序中，首先對DSP進(jìn)行初始化設置，包括定時(shí)器初始化和CAN模塊初始化以及在IDT7132中設置平滑數據隊列等；然后向發(fā)送郵箱中寫(xiě)入0或1，即對傳感器清零或者請求發(fā)送數據；接收到數據之后，將數據從接收郵箱中讀入平滑數據隊列中，進(jìn)行平滑數據處理，供上位機查詢(xún)和讀取。

　　在DSP的初始化設置中，首先通過(guò)設置MCR寄存器來(lái)配置CAN引腳；初始化位定時(shí)器主要是設置寄存器BCR1和BCR2，決定CAN控制器的通信波特率、同步跳轉寬度、采樣次數和重同步方式。對郵箱的初始化主要是設置郵箱的標識符；對發(fā)送的數據區賦初值，需要清零傳感器返回值時(shí)，數據區賦值0，需要讀取數據時(shí)，數據區賦值1。發(fā)送信息首先要使能發(fā)送郵箱，然后設置發(fā)送請求位，等待發(fā)送中斷標志位置位，若為1，則發(fā)送成功，最后清除發(fā)送中斷標志位和發(fā)送應答位。接受信息時(shí)，要對接收郵箱進(jìn)行初始化，設置標識符以及與標識符相關(guān)的局部屏蔽寄存器(LAM)；然后等待接收中斷標志位MIFn置位，若MIFn=1則接收成功，最后清除接收中斷標志位和接收信息懸掛位。接收數據后，根據傳感器解耦矩陣完成數據解耦及平滑濾波。

　　根據文中提出的設計方法，已設計相應的電路，實(shí)現了對力信息的實(shí)時(shí)采集和傳送。所設計的系統能夠完成力信息采集和平滑預處理工作，但還沒(méi)有加入對力信息的數字濾波設計。通過(guò)對所采集的力信息數據的特性分析，下一步將在軟件流程中增加數字濾波部分，使獲取的力信息能夠更加真實(shí)地反映機器人所受到的地面反力信息，使力信息能夠應用于仿人機器人的大回路控制。