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基于高可靠嵌入式处理器S698-T芯片的多功能智能移动平台电控系统

发布时间:2019-04-30 22:10 来源:未知 编辑:admin

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  基于高可靠嵌入式处理器S698-T芯片的多功能智能移动平台电控系统方案的研究

  近年来人工智能(AI)已成为国际上技术创新研究的一个热点,各种工业机器人、服务机器人等机器人产品的应用日益广泛,而作为机器人的“脚”,机器人移动平台也要具备丰富的功能和高度的智能化,不但需要实现高灵活性的移动能力和良好的越障能力,而且要求台配置有多种传感器,配合机器人的“大脑”可以实现自动避障越障、自主进行路径规划、地图构建等功能。

  多功能智能移动平台电控系统作为机器人移动平台的“神经中枢”,是实现机器人移动平台智能化设计的关键设计。本文分析多功能智能移动平台的功能性能需求,基于高可靠嵌入式处理器S698-T芯片,提出一个多功能智能移动平台电控系统的设计方案,为各种机器人移动平台的设计提供一个良好的解决方案。

  根据机器人移动平台功能、性能要求,电控系统拟采用PC+嵌入式系统架构,由上位机系统和下位机系统两个部分组成,上位机采用PC+传感器实现,下位机基于高可靠嵌入式SPARC架构处理器S698-T设计,上位机与下位机之间采用RS422总线进行数据/命令交互,预留CAN2.0总线 上位机性能需求

  上位机作为多功能智能移动平台的“大脑”,主要实现多功能智能移动平台的视觉功能、地图构建以及导航等功能。

  上位机要求采用Intel -X86 i5以上CPU的工业级嵌入式主板实现,并基于嵌入式主板的USB、PCIe、以太网、RS422以及SIM卡接口等外围接口,集成二维/三维激光(室内/外)传感器、相机(预留)、CAN总线通讯模块等外围模块

  下位机作为多功能智能移动平台的指令执行控制以及部分传感器的输入采集处理平台,主要实现

  控制功能以及红外测距、超声波测距等传感器输入参数采集处理功能,并通过RS422总线(备用CAN总线)与上位机建立通讯,具体需求如下:

  提供7路红外测距传感器信号采集接口,接口为12bit的A/D采集输入,输入为最大3.3V模拟信号;

  提供6路超声波测距传感器的输入接口,要求为信号电平为TTL3.3V的RS232接口,波特率可配置(4800bps ~ 115200bps);

  提供1路GPS模块的输入接口,要求为信号电平为TTL3.3V的RS232接口,波特率可配置(4800bps ~ 115200bps);

  提供3路惯导单元IMU的输入接口,接口要求为I2C接口,预留SPI接口;

  提供6路PWM信号输出、18路IO信号输出(6路方向控制、6路使能控制、6路电机刹车信号)用于控制

  提供6路IO信号采集,用于霍尔反馈PWM捕获,输入信号为脉冲信号,最大频率为5KHz;

  如图1所示,电控系统主要由上位机和下位机模块两部分组成,其中上位机包含以下组成部分:

  、超声波传感器、红外传感器、惯导模块等周边相关外设组成,其中主控制器模块基于S698-T设计,具体方案如下:

  控制器模块采用FPGA作为协处理器,并通过并行总线-T的IO空间上,实现与S698-T的协同处理。FPGA根据系统功能需要,片内设计了两个ADC控制器、6路串行总线路IO控制器、IIC/SPI接口控制器以及并行接口控制器等功能模块,同时外接相关驱动电路实现系统的接口需求。

  控制器模块的主处理器设计主要是S698-T最小系统+外围接口驱动电路的设计,S698-T最小系统主要包括S698-T、SRAM、FLASH、硬件看门狗复位电路、时钟电路以及调试用的DSU接口电路。

  基于高可靠处理S698-T进行多功能智能移动平台电控系统的设计,涉及到S698-T的控制软件设计,在此我们引入了嵌入式实时多任务操作系统(EOS)--RTEMS,利用珠海欧比特控制工程股份有限公司开发的基于此操作系统的Orbita EOS嵌入式操作系统及其Orbita EOS 开发工具,可大大提高软件编程效率和可靠性,具体可参考(Orion4.0用户手册,)。

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