ARM7處理器是英國ARM公司設(shè)計的主流嵌入式處理器 ARM7內(nèi)核是0.9MIPS/MHz的三級流水線和馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)。

　　1 總體方案設(shè)計

　　遠(yuǎn)程機(jī)器人控制系統(tǒng)由機(jī)器人智能控制模塊、機(jī)器人監(jiān)視模塊、以及遠(yuǎn)程控制模塊等三部分構(gòu)成。其工作過程為遠(yuǎn)端PC機(jī)向機(jī)器人控制器發(fā)送控制命令，處理器接收到來自遠(yuǎn)端的命令，發(fā)送到控制器，控制器控制機(jī)器人運(yùn)動；機(jī)器人監(jiān)視系統(tǒng)，通過視頻攝像頭抓取現(xiàn)場圖像，傳送到遠(yuǎn)端，在遠(yuǎn)端PC上顯示現(xiàn)場圖像。

　　（1） 機(jī)器人智能控制模塊：該部分是系統(tǒng)的。采用嵌入式系統(tǒng)設(shè)計，能夠自動運(yùn)行、處理數(shù)據(jù)，通過RS485總線管理和控制機(jī)器人監(jiān)視模塊。并且控制器通過GPRS模塊，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人智能控制模塊與外部網(wǎng)絡(luò)的通訊，使用戶可以通過短信和互聯(lián)網(wǎng)等方式實(shí)現(xiàn)機(jī)器人智能控制模塊的遠(yuǎn)程控制，同時，控制器還通過鍵盤和顯示屏為用戶提供人機(jī)界面，方便用戶實(shí)現(xiàn)本地控制。

　　（2） 機(jī)器人監(jiān)視模塊：機(jī)器人監(jiān)視模塊通過單片機(jī)組成若干小的控制系統(tǒng)控制各驅(qū)動單元，并通過統(tǒng)一的控制總線將這些小的控制系統(tǒng)組成網(wǎng)絡(luò)，連接到機(jī)器人智能控制模塊，受機(jī)器人智能控制模塊控制。

　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　2.1 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　本文選用三星公司S3C4480芯片作為控制器的中心控制模塊，負(fù)責(zé)和GPRS通信模塊、機(jī)器人監(jiān)視模塊、數(shù)據(jù)存儲、鍵盤、顯示屏等模塊進(jìn)行通訊以及系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和處理。主要分為兩個部分：即機(jī)器人智能控制模塊和機(jī)器人監(jiān)視模塊。

　　2.2 機(jī)器人智能控制模塊的硬件設(shè)計

　　（1）ARM處理器S3C4480的外圍電路模塊：包括電源管理、鍵盤、顯示屏以及SDRAM、Flash等數(shù)據(jù)及程序存儲設(shè)備。

　　（2）GPRS通信模塊及其外圍電路設(shè)計：GPRS模塊用于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程用戶與控制終端的數(shù)據(jù)傳送，本文選用了西門子公司的MC35I模塊。其外圍電路設(shè)計主要完成了MC35模塊的供電部分，數(shù)據(jù)傳送、模塊啟動和關(guān)閉及工作模式指示等部分的電路設(shè)計。

　　（3）串口擴(kuò)展：GPRS modem撥號上網(wǎng)需要處理器為其提供完整的9線串口，而S3C4480只提供了3線串口。因此本文通過外接雙通道的通用異步收發(fā)器STl6C2550擴(kuò)展了完整的9線串口擴(kuò)展。

　　（4）RS485轉(zhuǎn)換器：通過TI公司的RS485接口芯片75LBC184，實(shí)現(xiàn)了S3C4480（單片機(jī)）串行口的TTL電平與RS485電平之間的轉(zhuǎn)換，該芯片的輸入阻抗為RS485標(biāo)準(zhǔn)輸入阻抗的2倍（≥24kΩ），故可以在總線上連接64個節(jié)點(diǎn)。

　　2.2.1 ARM處理器的外圍電路設(shè)計

　　2.2.1.1 開發(fā)板資源的使用

　　外部存儲器配置：2M Bytes Flash、8M Bytes SDRAM，為系統(tǒng)數(shù)據(jù)、程序和操作系統(tǒng)內(nèi)核的存儲和運(yùn)行提供存儲空間。

　　擴(kuò)展網(wǎng)口：10M網(wǎng)口，RTL8019AS，該部分用于從PC機(jī)上操作系統(tǒng)內(nèi)核和應(yīng)用程序。

　　LCD接口（帶LCD顯示屏）：320X240，STN，16級灰度，可接640×480256色。

　　鍵盤：鍵盤和LCD接口用于為用戶提供本地控制的人機(jī)交互界面。

　　串口：兩個標(biāo)準(zhǔn)RS232接口。用于和PC機(jī)連接，通過超級終端進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。

　　JTAG接口：利用JTAG仿真器町以通過JTAG邊界掃描口進(jìn)行在線仿真。

　　2.2.1.2 系統(tǒng)存儲器的分配

　　S3C4480支持?jǐn)?shù)據(jù)存儲的大／小端選擇（通過外部引腳進(jìn)行選擇）；具有8個存儲體，每個存儲體可達(dá)32MB，總共可達(dá)256MB；對所有存儲體的訪問大小均可以改變（8位/16位／32位）；8個存儲體中，Bank0~Bank5可以支持ROM、SDRAM；Bank6、Bank7可支持ROM、SRAM和SDRAM等；7個存儲體的起始地址固定，1個存儲體的起始地址可變。

　　2.2.2 GPRS模塊MC35及其外圍電路設(shè)計

　　2. 2.2.1 MC35模塊

　　MC35址Siemens公司推出的新一代無線通信GPRS模塊，主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊（ASIC）、閃存、ZIF連接器、天線接口六部分組成。

　　2.2.2.2 MC35外圍電路設(shè)計

　　（1）MC35I 電源電路

　　模塊要求單一電源供電，提供3.3V到4.87的電壓（標(biāo)準(zhǔn)輸入為4.27），2A的電流。本文選用LM2576ADJ為模塊提電源，該芯片為降壓式開關(guān)電壓調(diào)整器，電壓的輸入范圍為：10～40V，選用12V（通過220V轉(zhuǎn)12V變壓器得到）輸入，輸出為1.5V。

　　（2）啟動和關(guān)機(jī)電路

　　啟動電路由開漏極三極管和上電復(fù)位電路組成。關(guān)機(jī)電路通過三極管給該腳一個大于3.5s的低電平，可以關(guān)閉GPRS模塊。

　　電氣特性方面MC35模塊的串口采用的是ITU—TV.24協(xié)議，和RS232電平并不兼容。因此需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。MC35I還提供了6個SIM卡電路接口。

　　2.2.3 RS485接口電路

　　本系統(tǒng)設(shè)計的家庭智能控制器，家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)布線采用RS485總線。由于ARM處理器4480和單片機(jī)（文中選用的Atmel公司的AT89C52）都沒有提供現(xiàn)成的RS485總線接口，因此需要選擇轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)接口的轉(zhuǎn)換。

　　2.3 機(jī)器人監(jiān)視模塊

　　機(jī)器人監(jiān)視系統(tǒng)集機(jī)器人動作控制、視頻攝像頭現(xiàn)場拍攝等多功能于一體。本文在機(jī)器人監(jiān)視模塊實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人驅(qū)動單元模塊、其他電機(jī)裝置驅(qū)動單元模塊，每個模塊都由單片機(jī)作為控制器構(gòu)成，并通過單片機(jī)連接RS485總線組成監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，并終受到機(jī)器人智能控制器控制。

　　2.3.1 紅外機(jī)器人驅(qū)動單元控制模塊

　　紅外機(jī)器人驅(qū)動單元控制模塊主要用于控制內(nèi)含有紅外接收芯片的機(jī)器人。紅外發(fā)射電路中采用的紅外發(fā)射器件是塑封的TSAL6200紅外發(fā)射二極管，紅外接收采用}tS0038B紅外接收器。

　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要的分為三個部分：家庭系統(tǒng)模塊的軟件設(shè)計；RS485通訊協(xié)議設(shè)計及家庭智能控制器與家庭系統(tǒng)通訊的軟件設(shè)計；家庭智能控制器的軟件設(shè)計。該部分的軟件設(shè)計以嵌入式μClinux操作系統(tǒng)為開發(fā)平臺，負(fù)責(zé)家庭系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理，并且能夠和遠(yuǎn)程用戶通訊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，是實(shí)現(xiàn)對家庭系統(tǒng)的智能化管理的關(guān)鍵。

　　利用本裝置可以控制機(jī)器人監(jiān)控系統(tǒng)，同時能通過短信等方式，實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

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