娱乐机器人控制系统研究与设计

1、    娱乐机器人控制系统研究与设计    王斌薛文奎摘要：针对娱乐机器人系统开放性差、通信接口标准不统一、数据传输性差等问题，机器人利用嵌入式开发板和can总线模块搭建娱乐机器人控制系统硬件平台，然后将开放的linux操作系统移植到控制器上，经测试系统动态性好和实时性强。关键词：娱乐机器人；硬件平台；can总线模块；linux操作系统：tb：adoi：10.19311/ki.16723198.2017.09.091娱乐机器人的研究网络通信协议不开放和专用的操作系统，导致市场上出现的娱乐机器人开放性差、通信接口标准不统一、数据传输性差等问题，阻碍娱乐机器

2、人的更好的发展。本文提出将开放的嵌入式linux操作系统移植到arm9开发板，实现娱乐机器人通信接口标准不统一的问题，数据传输的可靠性得到提高。1系统总体设计采用模块化设计娱乐机器人控制系统，系统主要由主节点模块、通信总线模块、从节点模块、红外线检测模块和驱动模块等组成。娱乐机器人系统框架如图1所示。2硬件平台组成2.1主节点模块主节点模块是娱乐机器人控制系統的核心，负责与其他各个模块进行数据交换和管理网络功能。系统采用s3c2441a处理器作为主控芯片。s3c2440a微处理器主频400mhz，系统集成sdram储存器、专用lcd的dma控制器、拥有外部请求的4路引脚dma控制器，支持16/

3、32位精简指令集。2.2can总线模块can总线模块由can收发器和can控制器组成，本文采用msg-3cm类型can总线控制芯片和tja1050的can总线收发器，其电路原理图如图2所示。2.3从节点模块采用68hc11单片机作为从节点控制器模块，68hc11是增强型8位单片机，芯片具有运算高速、系统功能齐备、低功耗等优点。68hc11通过spi接口与can总线模块的spi接口进行通讯，外围电路设计简单，可靠性高。2.4红外传感器模块红外传感器接收与发送模块由红外发射器和红外接收器组成，检测距离为1875cm。其原理图如3所示。3娱乐机器人软件平台搭建娱乐机器人软件平台，将开放的嵌入式lin

4、ux操作系统移植到gt2440上。具体需要进行主机的配置、boot loader的移植、linux内核的移植及配置、根系统文件的建立等方面。3.1嵌入式linux开发环境的建立嵌入式系统开发采用交叉开发方式，即在电脑将代码编写好，然后通过编译交叉工具生成执行机器代码，再通过串口下载到系统平台上，如图4所示。3.2移植boot loader移植u-boot原理是将u-boot源代码上进行删减或添加系统相关配置文件，然后进行编译及下载到控制板的过程。移植具体如下：（1）将u-boot-1.1.6解压到gt2440文件中。（2）修改smdk2410.c、smdk2410.o、smdk2410.h分别

5、修改为gtstudio.c、gtstudio.o、gtstudio.h。（3）指定交叉编译器为“carm-linux-”。（4）中断向量根据需要进行修改start.s文件，修改serial.c与设置的fpclk和串口波特率相同。（5）设置bank控制器参数及修改lowlevel_init.s文件与内存配置一致。（6）在drivers中添加设备驱动程序，实现usb等设备的驱动。（7）执行make指令，生成机器语言映像文件。3.3linux内核移植3.3.1内核源码的解压在linux源代码包，执行#tar xvzf 指令将linux-2.6.38.6进行解压缩。3.3.2设置编译环境修改makef

6、ile文件完成目标代码的类型的更改，系统编译交叉工具为4.3.4.具体设计为：arch2？= arm1cross_compile ？=/local/arm1/4.4.3/bin/arm-linux-3.3.3修改系统时钟gt2440开发板采用的外部时钟为12mhz，对应的内核源代码为mach-smdk2440.c文件中，将s3c24xx_init_clocks修改为12mhz（12000000）。4系统测试将生成的二进制映像文件下载到gt2440芯片中。用usb线将gt2440开发板与电脑连接好，然后利用dnw软件将编译好的文件下载到开发板中，并重新启动系统，可通过securecrt软件看到系

7、统界面，如图5所示。5结论本文搭建娱乐机器人硬件平台，通过can总线实现系统各硬件模块的底层通信，同时使用canopen协议完成主从节点的通信，实现硬件模块化，同时也提高了数据传输的可靠性。参考文献1白俊利.娱乐机器人控制器与无线通信网络的设计与实现d.兰州：兰州理工大学，2010.2dominik off.multimodal integration processes in plan-based service robot controlj.tsinghua science and technology，2011.3嵇鹏程.服务机器人的现状及发展趋势j.常州大学学报，2010.4李卫.基于arm的嵌入式服务机器人控制器的研究j.电子设计工程，2009.5辛鑫.基于嵌入式arm9平台的linux-2.6移植d.武汉：华中科技大学，2008. 现代商贸工业20