以ARM為核心的嵌入式體感遙控器的設計方案

　　2.2 電源模塊電路

　　本遙控器采用8.4 V鋰電池供電，采用TL750M05C穩壓芯片提供5 V電壓，選用REG1117-3.3穩壓芯片為系統提供3.3 V電壓。STM32F1 03C8T6電源分為模擬電源與數字電源，為了保證其正常工作，將兩路電源進(jìn)行隔離設計，在模擬地與數字地之間通過(guò)0Ω電阻實(shí)現單點(diǎn)共地。為監測鋰電池電源電壓，將電池電壓經(jīng)電阻分壓及阻容濾波電路濾波后作為STM32F103C8T6采樣輸入。

　　2.3 無(wú)線(xiàn)通信模塊及顯示模塊電路

　　無(wú)線(xiàn)通信模塊采用2.4 GHz頻段射頻芯片nRF24L01作為無(wú)線(xiàn)數據收發(fā)芯片，工作于2.4~2.5GHz ISM頻段，輸出功率和通信頻道可通過(guò)程序進(jìn)行配置。nRF24L01功耗低，在以-6 dBm的功率發(fā)射時(shí)，工作電流只有9 mA;接收時(shí)，工作電流只有12.3 mA,多種低功率工作模式（掉電模式和空閑模式）使節能設計更方便。nRF24L01采用SPI總線(xiàn)方式與控制芯片進(jìn)行通信。

　　12864液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內置8192個(gè)中文漢字（16×1 6點(diǎn)陣）、128個(gè)字符（8×16點(diǎn)陣）及64×256點(diǎn)陣顯示RAM（GDRAM），具有并行數據傳送方式和串行數據傳送方式，其中串行數據傳輸方式只用到CS、SID、SCK 3個(gè)通信引腳，較并行數據傳送方式節省單片機的I/O引腳，本文采用串行傳輸方式進(jìn)行設計。

　　3 軟件系統設計

　　體感遙控器的軟件系統設計基于實(shí)時(shí)嵌入式操作系統mu;C/OS-II,借助于mu ;C/OS-II內核的多任務(wù)管理和優(yōu)秀的實(shí)時(shí)性能，大大簡(jiǎn)化了軟件系統設計，并且可以保證系統響應的實(shí)時(shí)性。

　　3.1 任務(wù)分配與實(shí)現

　　在任務(wù)規劃的過(guò)程中，采用分層次和模塊化的思想將整個(gè)系統任務(wù)進(jìn)行劃分。首先，我們必須對系統整體的控制任務(wù)有清楚地了解，具體任務(wù)劃分如表1所列。

　　
　　表1中除OSTaskStat和OSTaskIdle任務(wù)為系統自帶，其他8個(gè)任務(wù)均為用戶(hù)創(chuàng )建。其中：App_TaskStart為起始任務(wù)，系統運行后第一個(gè)建立的任務(wù)，其作用是為初始化系統時(shí)鐘和底層設備創(chuàng )建所有事件和其他任務(wù)；App_TaskAD任務(wù)監視電池電壓的變化，當電壓低于設定值Low Battery時(shí)，將啟動(dòng)蜂鳴器報警；App_TaskAHRS任務(wù)通過(guò)DMA不斷接收iNEMO慣性導航模塊數據，然后交由USART1接收緩沖區，實(shí)時(shí)獲得手部姿態(tài)信息；App_TaskCmd根據手部姿態(tài)信息轉化為機器人運動(dòng)指令，然后按照制定的通信協(xié)議通過(guò)nRF24L01無(wú)線(xiàn)模塊將指令數據包發(fā)送出去；App_TaskData任務(wù)在每發(fā)送一次指令數據包后，通過(guò)nRF24L01無(wú)線(xiàn)模塊接收機器人本體回傳的運動(dòng)狀態(tài)信息包；App_TaskLCD任務(wù)實(shí)現運動(dòng)指令、機器人運動(dòng)狀態(tài)、電池電量、實(shí)時(shí)時(shí)鐘在12864液晶顯示模塊上的顯示；App_TaskLED_B任務(wù)通過(guò)LED指示遙控器上的主控芯片與iNEMO慣性導航模塊、遙控器與機器人是否通信正常，當電池電量過(guò)低時(shí)，通過(guò)蜂鳴器進(jìn)行報警；App_TaskClock任務(wù)得到DS1302的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，通過(guò)消息郵箱App_LCDClockMbox發(fā)送給App_TaskLCD任務(wù)予以實(shí)時(shí)顯示。

　　3.2 任務(wù)間通信設計

　　任務(wù)和中斷服務(wù)子程序可以通過(guò)事件控制塊與其他任務(wù)進(jìn)行通信，常用的通信方式有信號量、郵箱和消息隊列，同時(shí)，通過(guò)事件標志實(shí)現任務(wù)與事件之間的同步。本操作系統共創(chuàng )建了8個(gè)消息郵箱和1個(gè)事件標志：

　　OS_EVENT *App_AHRSMbox

　　OS_EVENT *App_CommandMbox

　　OS_EVENT *App_DataMbox

　　OS_EVENT *App_ADMbox

　　OS_EVENT *App_LCDCmdMbox

　　OS_EVENT *App_LCDDataMbox

　　OS_EVENT *App_LCDADMbox

　　OS_EVENT *App_LCDClockMbox

　　OS_FLAG_GRP *App_GreenLEDFlag

　　其中，App_GreenLEDFlag包括3個(gè)標志位：

　　#define Flg_GreenLED 0x0001

　　#define Flg-BlueLED 0x0002

　　#define Flg_Buzzer 0x0004