基于嵌入式系统小车寻物的设计与实现.doc资源-CSDN文库

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摘要

随着社会经济和科学技术的发展，嵌入式技术的应用越来越多走进人们的生活，

由于  具有对各种设备的广泛支持性，因此，能方便地应用于机顶盒、 设备、

、掌上电脑、 手机、车载盒以及工业控制等智能信息产品中。与  相比，

手持设备、 设备以及信息家电的市场容量要高得多，而  嵌入式系统的强大

的生命力和利用价值，使越来越多的企业和高校表现出对它极大的研发热情。图像

采集及无线通信技术是两大相当关键的应用门类，在各种场合的应用都相当广泛，

因此，我们通过开发一个智能小车，采用  核心板， 作为电机驱动，

用摄像头实现图像采集， 无线网卡实现数据传输，使其能够沿着轨道寻迹，同

时实施图像采集，把图像传输到后台服务器，达到以应用嵌入式  操作系统平

台来建立一个实现远程寻物模型，便于查找物品，尤其适合在大型仓储中应用，同

时也能够对整个仓库进行监控，实现安全管理。

关键词：嵌入式系统 无线通信图像采集



目录
目　录
摘 要 I
第一章 绪论 1
设计背景 
嵌入式  发展现状及趋势 
方案论证 
(应该是奇数页开始)4
第二章 嵌入式 LINUX 应用 4
嵌入式  开发环境建立 
 的移植 
2.2.1U-boot
简介
.................................................................................................................... .......4
2.2.2U-boot
目录结构
............................................................................................................ .......5
2.2.3
主要功能
...............................................................................................................................5
2.2.4
移植
u-boot............................................................................................................................6
 内核移植 
2.3.1
配置
Linux
内核
....................................................................................................................8
2.3.2
网卡驱动添加
.....................................................................................................................10
第三章 系统硬件设计 12
控制主板 
电源电路的设计与分析 
驱动电路的设计与分析  
3.3.1
电机驱动电路的设计与分析
.............................................................................................15
3.3.2
光电隔离电路的设计与分析
.............................................................................................15
3.3.3
光耦光电管驱动电路设计与分析
.....................................................................................16
3.3.4
码盘测速接口电路设计与分析
.........................................................................................16
寻迹电路设计与分析 !
3.4.1
红外发射与接收管的基本工作原理
.................................................................................17
3.4.2
红外寻迹电路板的整体分布与抗干扰设计
.....................................................................17
3.4.3
红外寻迹板的基本工作原理
.............................................................................................19
第四章 系统软件设计 20
4.5.1
上位机程序
.........................................................................................................................24
4.5.2
下位机程序
.........................................................................................................................24
第五章 系统测试 26
5.1.1
跑道图介绍
.........................................................................................................................26
5.1.2
寻迹过程说明
.....................................................................................................................26
5.2.1
图像采集测试
.....................................................................................................................27
5.2.2
系统软件测试
.....................................................................................................................28


第一章绪论

第一章绪论

1.1 设计背景

 年  月，为促进校企合作，引导企业参与赛项设计、提供技术支持和后援

保障，推动工学结合人才培养模式的改革与创新，引导高职教育在嵌入式技术高速

发展背景下的相应专业领域的教学改革与专业调整，检验高职学生在嵌入式技术应

用方面的职业能力以及质量、效率、成本和安全意识。全国职业院校技能大赛组委

会决定将“嵌入式产品开发”作为竞赛项目之一。

1.2 嵌入式 Linux 发展现状及趋势

关于嵌入式系统"#$%&''&'()*&$)+的定义：以应用为中心、以计算机技术为

基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要

求的专用计算机系统。举例来说，大到油田的集散控制系统和工厂流水线，小到家

用 , 机或手机，甚至组成普通  终端设备的键盘、鼠标、软驱、硬盘、显示

卡、显示器、-'&$、网卡、声卡等均是由嵌入式处理器控制的，嵌入式系统市场

的深度和广度，由此可见一斑。尽管如此，它的市场价值也许仍然超过了您的想象：

今天，嵌入式系统带来的工业年产值已超过了  万亿美元。

自由开源软件在嵌入式应用上受到青睐， 日益成为主流的嵌入式操作系

统之一。随着  手机 !.、 智能型手表 /*01

/'、1/23、4/2) 等一款款高性能“智能数码产品”的出现，以及

-*-2-5/、/$)6、-*/,)*/、153)、-7/、、 等众多国际巨头的

加入，嵌入式  的队伍越来越庞大了。目前不少大学、研究机构和知名公司加

入了嵌入式  的开发工作，成熟的嵌入式  产品不断涌现。

 年全球嵌入式  市场规模已达   万美元， 年有 . 亿美元，

. 年有 . 亿美元，! 年已达  亿美元，每年平均增长 8。

一个完整的系统，当然要包括硬件和软件两个部分，这就好像必须要有丈夫和

妻子，才能组成一个完整的家庭。尽管嵌入式系统有着无比广阔的市场需求和发展

前景，但嵌入式系统的发展，多年来却经历了一个比相对后期产生的个人计算机

"+更为曲折和痛苦的历程。随着微处理器的产生，价格低廉、结构小巧的 

和外设连接提供了稳定可靠的硬件架构，那么限制嵌入式系统发展的瓶颈，就突出

表现在了软件方面。尽管从八十年代末开始，陆续出现了一些嵌入式操作系统，比

较著名的有 ,9-27、3、&05&) 和 '-9))#，但仍然有大量的嵌入式系

统摒弃操作系统于不顾，而仅仅包括一些控制流程。当然，我们可以说在嵌入式系

统相对简单的情况下，这些控制流程足以应付。但是，当嵌入式系统的功能复杂后，

也就是说需要提供更完善的服务的时候，简单控制逻辑就不够用了。毋庸置疑，对

于任何一个产品来说，服务的内容和质量，都是价值的源泉和生存的基础。我们不



淮安信息职业技术学院毕业设计论文

妨做一个夸张而又通俗的比喻，也许雇一个保姆，能够解决生活的一部分后顾之忧，

但一个真正意义上的家庭，必须需要一位妻子。那么是什么造成嵌入式系统领域大

量的黄金、钻石王老五至今孑然一身呢？特殊的人才有特殊的需求，显然我们需要

的是一个身材苗条、容貌姣好、身体健康、聪慧善良、上得厅堂下得厨房，甚至不

向我们的工资袋多看一眼的贤内助，也就是说，嵌入式系统需要的是一套高度简练、

友善界面、质量可靠、应用广泛、易开发、多任务，并且价格低廉的操作系统。

人们可以发现，以上所说的要求简直就是在形容 。更为令人心动的是，

除上述优点之外， 与生俱来的优秀网络血统，更为今后的发展铺平了一条宽

广平坦的大路。这里的网络，并不仅仅指 *&2&*，关于  在 *&2&* 中的优势，

将需要专门著文论述，这里仅仅提醒大家注意的是另一个也许可以说较 *&2&* 更

为广阔的市场：家庭网络。尽管全世界每分每秒都有成千上万的优秀软件工程师致

力于将个人电脑"+的操作系统变得更加简单易用，但令人遗憾的是，对某些特定

的年龄和社会阶层的人群来说，要想开启精彩的网络世界大门，依然有一道难以逾

越的门槛。事实就是社会上关于个人电脑的普及班和书籍依然铺天盖地，而我们却

从未听说过关于操作电视或者空调的培训。 系统和嵌入式设备的结合，无

疑将会对智能住宅及数字家电事业，注入无限澎湃的动力。这并不是什么超前的设

想，许多具有高前瞻性的企业，已经从研发阶段过渡到生产阶段，推出了多姿多彩

的嵌入式  操作系统的 、相机、或者更为概念化的咨讯家电。如推出全

球最小的嵌入式操作系统内核——夸克":;+，而闻名于世的网虎国际

"+，已与 *&5 成功合作，将夸克应用于 *&5 去年推出的 )*2-6 芯片上。

人们可以在这一平台上享受上网和听  的乐趣。而据我所知， 本人在归

家的途中已经在利用手机指令家中的咖啡壶为自己准备咖啡了。

1.3 方案论证

基于嵌入式  智能小车基本组成是：

）主控模块主要采用三星公司的  作为主控芯片，它是一种低功耗，

 位  处理器，具有强大的嵌入式操作系统运行能力，并具有丰富的外设接

口，核心板下面是扩展  外围部件的一块电路板，包括  卡接口、 接口、

多媒体（扬声器和话筒等）接口、网卡接口、摄像头接口、串行通信接口、

液晶显示接口、按键和 # 指示接口、 和  接口、< 接口、实时时钟电

源和系统总线扩展口等。

）光电隔离接口驱动模块负责对整个机器人的供电系统进行控制，采用两组

电源，一组用于驱动电机运转，另一组用于  系统及接口电路供电，当两组之

间的器件需要信号传输的，可以有效的通过光电隔离进行，从而可靠的防止信号串

扰，避免因电机运转产生的强电磁波通过线路产生干扰。



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