基于ARM的嵌入式服务机器人控制器的研究

"基于ARM的嵌入式服务机器人控制器的研究" 本文研究基于ARM的嵌入式服务机器人控制器，采用分层与模块化结构，充分体现可扩展性、可移植性的设计原则。该控制器具有低成本、低功耗、体积小巧、可靠性高、智能化高以及通用性等特点。 1. 嵌入式服务机器人控制器的设计原则 * 可扩展性：基于ARM的嵌入式服务机器人控制器采用分层与模块化结构，充分体现可扩展性和可移植性的设计原则。 * 可移植性：控制器的软件和硬件设计都考虑了可移植性，能够适应不同的应用场景。 2. 系统整体结构设计 * 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软、硬件可剪裁，适用于应用系统，对功能、可靠性、成本、体积、功耗要求严格的专用计算机系统。 * 嵌入式系统总体可划分为硬件和软件两部分。 * 硬件由微处理器和外围的接口电路组成，同时还包括传感器及驱动器接口和被控对象（机械装置）。 * 软件一般由实时操作系统及其运行的应用软件构成。 3. 系统硬件设计 * 服务机器人控制系统的硬件平台设计至关重要。 * 主要组成部分包括主控、导引、驱动、通讯、安全与辅助、语音识别、液晶触摸屏以及电源管理等单元。 * 嵌入式处理器是整个硬件系统的核心元件，其性能好坏直接决定整个系统的运行效果。 4. 嵌入式处理器的特点 * 支持实时多任务操作系统。 * 具有强存储区保护功能。 * 处理器结构可扩展。 * 功耗低。 5. 基于ARM9的嵌入式系统的服务机器从主控制器模块结构 * 选用三星公司ARM9系列的S3C2410处理器作为服务机器人的控制CPU，在嵌入式系统μC／OS-II下实现机器人控制。 * S3C2410处理器采用ARM920T内核，5级流水线指令结构，片内锁相环，内部时钟可达200 MHz，因此可用来进行复杂控制算法，提高控制精度。 6. 系统软件设计 * 软件设计的基本原则是：软件结构化、驱动标准化、系统可定制。 * 服务机器人的控制器关键要保证系统的实时性。 * 采用μC／OS-II实时操作系统，其具有结构简单、容易移植、源代码公开等优点。 7. 语音识别模块 * 语言识别使用南凌阳公司的SPCE061A完成，该器件是一个16位结构的高集成的微控制器，内部集成有MCU、A／D转换器、D／A转换器、RAM、ROM。 * 具有较高运算速度的16x16位的乘法语音和内积运算指令，CPU时钟最高可达49 MHz。 * 系统支持10个中断向量及14个中断源，具有较强的中断处理能力，适合实时语音处理。