嵌入式系统/ARM技术中的基于ARM的直流电机调速系统的设计与实现

0  引言 　　在智能小车的研制开发中，很重要的一部分就是智能小车要能根据周围障碍物的情况自主的调节行驶速度和行驶方向。本文中所设计的直流电机调速系统是智能小车的一个重要组成部分，直流电机调速系统主要由S3C44B0X处理器和电机驱动芯片L298N构成，主要功能是驱动小车的两个车轮，调节小车的行驶速，通过改变两个车轮的转速差调节行驶方向。 1  硬件设计 1  硬件设计 　　由ARM公司设计的采用RISC架构的ARM处理器性能强，功耗低，体积小，支持Thumb(16位)/ARM（32位）双指令集，指令执行速度快。目前ARM系列微处理器在32位RISC嵌入式产品中已经占据75％以上的市 嵌入式系统在现代科技领域扮演着至关重要的角色，尤其在智能小车的开发中，它们是实现自动化和智能化的核心。本篇文章主要讨论了一个基于ARM技术的直流电机调速系统，该系统对于智能小车根据环境变化自主调节行驶速度和方向至关重要。 在硬件设计部分，该系统采用了S3C44B0X处理器，这是Samsung公司基于ARM7TDMI核的RISC处理器。ARM7TDMI是ARM公司的一种高效能、低功耗的32/16位处理器核心，支持Thumb和ARM两种指令集，提供快速的指令执行。S3C44B0X集成度高，包括多个通用的片上外设，如6个16位定时器，这些定时器可以用于生成PWM（脉宽调制）信号，从而控制电机的转速。 PWM技术在直流电机调速中起到关键作用。通过调整PWM信号的占空比，可以精确地控制电机的转速。S3C44B0X的定时器0、1、2、3、4具有PWM功能，而定时器5是一个内部定时器。这些定时器可以通过预分频器和时钟分割器进行配置，以产生所需的PWM频率。例如，通过设置不同的预分频器和时钟分割器值，可以灵活调整电机转速，以适应不同的行驶条件。 电机驱动部分，文章提到了L298N集成电路，这是一个双H桥驱动器，能够驱动46伏、2安培以下的电机。L298N具有四个输入引脚(IN1、IN2、IN3、IN4)和两个使能端(EnA、EnB)，可以根据输入信号控制电机的转动方向和停止状态。通过将S3C44B0X的PWM输出直接连接到L298N的使能端，可以实现电机的调速控制。此外，为了防止电机因输入引脚电平相同而停转，使用了反向器来确保IN1和IN2，以及IN3和IN4不会同时处于高电平。 系统设计中，定时器1和2被选定为PWM发生器，它们的输出连接到L298N的EnA和EnB，控制两个直流电机的转速。PE4和PE5作为PWM输出端口，PE6和PE7则分别控制电机的转向。通过这样的配置，系统可以有效地减少控制信号的数量，简化硬件结构。 这个基于ARM的直流电机调速系统利用了高效的ARM7TDMI处理器和强大的L298N驱动芯片，实现了智能小车的精确速度控制和方向调整。这种设计方法不仅优化了性能，还降低了功耗，对于智能小车的自主导航和避障能力的提升具有重要意义。在嵌入式系统和ARM技术的结合下，我们可以看到现代电子设备在自动化和智能化方面的巨大潜力。