王斌　薛文奎

摘要：針對娛樂機器人系統(tǒng)開放性差、通信接口標準不統(tǒng)一、數據傳輸性差等問題，機器人利用嵌入式開發(fā)板和CAN總線模塊搭建娛樂機器人控制系統(tǒng)硬件平臺，然后將開放的Linux操作系統(tǒng)移植到控制器上，經測試系統(tǒng)動態(tài)性好和實時性強。

關鍵詞：娛樂機器人；硬件平臺；CAN總線模塊；Linux操作系統(tǒng)

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.09.091

娛樂機器人的研究網絡通信協(xié)議不開放和專用的操作系統(tǒng)，導致市場上出現的娛樂機器人開放性差、通信接口標準不統(tǒng)一、數據傳輸性差等問題，阻礙娛樂機器人的更好的發(fā)展。本文提出將開放的嵌入式Linux操作系統(tǒng)移植到ARM9開發(fā)板，實現娛樂機器人通信接口標準不統(tǒng)一的問題，數據傳輸的可靠性得到提高。

1系統(tǒng)總體設計

采用模塊化設計娛樂機器人控制系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由主節(jié)點模塊、通信總線模塊、從節(jié)點模塊、紅外線檢測模塊和驅動模塊等組成。娛樂機器人系統(tǒng)框架如圖1所示。

2硬件平臺組成

2.1主節(jié)點模塊

主節(jié)點模塊是娛樂機器人控制系統(tǒng)的核心，負責與其他各個模塊進行數據交換和管理網絡功能。系統(tǒng)采用S3C2441A處理器作為主控芯片。S3C2440A微處理器主頻400MHz，系統(tǒng)集成SDRAM儲存器、專用LCD的DMA控制器、擁有外部請求的4路引腳DMA控制器，支持16/32位精簡指令集。

2.2CAN總線模塊

CAN總線模塊由CAN收發(fā)器和CAN控制器組成，本文采用MSG-3CM類型CAN總線控制芯片和TJA1050的CAN總線收發(fā)器，其電路原理圖如圖2所示。

2.3從節(jié)點模塊

采用68HC11單片機作為從節(jié)點控制器模塊，68HC11是增強型8位單片機，芯片具有運算高速、系統(tǒng)功能齊備、低功耗等優(yōu)點。68HC11通過SPI接口與CAN總線模塊的SPI接口進行通訊，外圍電路設計簡單，可靠性高。

2.4紅外傳感器模塊

紅外傳感器接收與發(fā)送模塊由紅外發(fā)射器和紅外接收器組成，檢測距離為18—75cm。其原理圖如3所示。

3娛樂機器人軟件平臺

搭建娛樂機器人軟件平臺，將開放的嵌入式Linux操作系統(tǒng)移植到GT2440上。具體需要進行主機的配置、Boot Loader的移植、linux內核的移植及配置、根系統(tǒng)文件的建立等方面。

3.1嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境的建立

嵌入式系統(tǒng)開發(fā)采用交叉開發(fā)方式，即在電腦將代碼編寫好，然后通過編譯交叉工具生成執(zhí)行機器代碼，再通過串口下載到系統(tǒng)平臺上，如圖4所示。

3.2移植Boot Loader

移植U-Boot原理是將U-Boot源代碼上進行刪減或添加系統(tǒng)相關配置文件，然后進行編譯及下載到控制板的過程。移植具體如下：

（1）將u-boot-1.1.6解壓到GT2440文件中。

（2）修改smdk2410.c、smdk2410.o、smdk2410.h分別修改為GTStudio.c、GTStudio.o、GTStudio.h。

（3）指定交叉編譯器為“Carm-linux-”。

（4）中斷向量根據需要進行修改start.s文件，修改serial.c與設置的FPCLK和串口波特率相同。

（5）設置bank控制器參數及修改lowlevel_init.s文件與內存配置一致。

（6）在drivers中添加設備驅動程序，實現USB等設備的驅動。

（7）執(zhí)行make指令，生成機器語言映像文件。

3.3Linux內核移植

3.3.1內核源碼的解壓

在Linux源代碼包，執(zhí)行#tar xvzf 指令將Linux-2.6.38.6進行解壓縮。

3.3.2設置編譯環(huán)境

修改makefile文件完成目標代碼的類型的更改，系統(tǒng)編譯交叉工具為4.3.4.具體設計為：

ARCH2？= arm1

CROSS_COMPILE ？=/local/arm1/4.4.3/bin/arm-linux-

3.3.3修改系統(tǒng)時鐘

GT2440開發(fā)板采用的外部時鐘為12MHz，對應的內核源代碼為mach-smdk2440.c文件中，將s3c24xx_init_clocks修改為12MHz（12000000）。

4系統(tǒng)測試

將生成的二進制映像文件下載到GT2440芯片中。用USB線將GT2440開發(fā)板與電腦連接好，然后利用DNW軟件將編譯好的文件下載到開發(fā)板中，并重新啟動系統(tǒng)，可通過SecureCRT軟件看到系統(tǒng)界面，如圖5所示。

5結論

本文搭建娛樂機器人硬件平臺，通過CAN總線實現系統(tǒng)各硬件模塊的底層通信，同時使用CANopen協(xié)議完成主從節(jié)點的通信，實現硬件模塊化，同時也提高了數據傳輸的可靠性。

參考文獻

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