徐安華 鄧何勤 吳奇 陳建華

中國移動通信集團設計院有限公司四川分公司 四川成都 610041

嵌入式系統(tǒng)選取微控制器（MCU）作為核心的計算機系統(tǒng)，得以廣泛用于通信、工業(yè)控制等方面。隨著互聯網的推廣應用，規(guī)定嵌入式終端設備和互聯網進行連接，確保信息能夠共享并完成遠程控制工作?，F階段，嵌入式設備已經進入以互聯網為標準的發(fā)展，這也是研究的熱點問題之一。

1 嵌入式技術概述

嵌入式系統(tǒng)具有鮮明的特點，主要包含高效性、簡潔性等，對于不同的應用場合，由不同的功能構成。嵌入式系統(tǒng)屬于高效率、簡潔的計算機系統(tǒng)，其工作原理在于以應用為核心，利用計算機技術的輔助，將其嵌入至受控器件內部。嵌入式系統(tǒng)通常只是針對某項特殊任務開展工作，設計人員通過對其優(yōu)化設計，從而降低其使用成本。嵌入式系統(tǒng)就是面向用戶、產品及應用，必須與應用相互結合，方可充分發(fā)揮其優(yōu)勢。嵌入式系統(tǒng)和通用型計算機系統(tǒng)不同之處如下：嵌入式系統(tǒng)一般是面向特定的應用，其CPU 展現出低功耗、集成度高等優(yōu)點，嵌入式CPU 能有效提升移動通信系統(tǒng)的工作效率。嵌入式系統(tǒng)所用技術包含電子技術、半導體技術等，它成為與社會中各種應用相互結合的產物，以此構成綜合化、高度分散的知識集成系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)結構還有一個特點是系統(tǒng)軟件固化于存儲器芯片或者單片機內，并未放在磁盤等載體內，有利于提升系統(tǒng)的執(zhí)行速率及可靠性。嵌入式系統(tǒng)利用可裁剪軟硬件，在同一塊硅片上系統(tǒng)性能得到提升[1]。

2 系統(tǒng)硬件設計

2.1MCU 芯片

MCU（Micro Control Unit）芯片作為嵌入式系統(tǒng)進行控制的中心，包含8 位、32 位處理器，并把低能耗等指標考慮在內，見圖1。

本次研究挑選PIC18F452 芯片當作MCU，其特性見表1。PIC18F452 作為不包含操作系統(tǒng)的8 位低端控制器芯片，其具有設計簡單、操作精煉等優(yōu)點。此外，該芯片配置兩級流水線，設定運行頻率為10MIPS，滿足小型系統(tǒng)對于實時性的需求。PIC 芯片利用哈弗結構，內存為32KB，指令總線、數據總線寬度分別為16線、8 位，擁有比較豐富的中斷資源。PIC18F452 芯片設計相應的外圍模塊，便于電路設計工作的簡化。此外，PIC18F452 系列芯片中的精簡指令有77 條，顯示出較高的執(zhí)行效率。

2.2GPRS 通信

通用無線分組業(yè)務（General Packet Radio Service，GPRS）通信模塊是保障無線通信順利實現的重要設備，它可以為MCU 芯片與互聯網相連提供與之對應的鏈路。GPRS 網絡模型見圖2。GPRS 從一個發(fā)送實體和一個或者多數接收實體之間提供數據傳送能力，上述實體可為移動用戶或者終端設備，后者被連接至相應的GPRS 網絡或外部數據網絡。

2.3 移動終端設計

根據圖3 可知，由于MCU 芯片I/O 口必須利用電平轉換方可與GPRS 模塊串口進行連接，因此，在MCU 與GPRS 模塊間增設MAX232 模塊實現電平轉換。GPRS 模塊利用MAX232 與8 位MCU 串口進行連接，借助驅動GPRS 模塊完成一系列工作，并建立無線網絡數據鏈路。同時，MCU 利用串口對外圍工作單元進行控制，包含A/D 轉換器、LCD 等。

3 網絡協議棧設計

TCP/IP 協議棧的順利實現是確保嵌入式終端和互聯網實施連接的基礎。MCU 利用軟件促使TCP/IP 協議棧，網絡接口層采用點對點協議的方法，在此基礎上完成高層協議[2]。

3.1 嵌入式網絡協議棧

在研究傳統(tǒng)TCP/IP 協議分層模型思想后，本次研究在分析系統(tǒng)需求、應用環(huán)境等內容基礎上，對協議子集進行有目的的取舍，設計借助GPRS 通信的TCP/IP 協議棧，如圖4 所示。在這一協議棧內，網絡接口通過驅動GPRS 通信建立與網絡之間的PPP 鏈路，網絡層主要由IP 模塊、ICMP 模塊組成，傳輸層則包含TCP，UDP 模塊。

3.2 基于框架設計模塊開發(fā)網絡協議

嵌入式系統(tǒng)軟件、硬件資源有一定的限制，要想實現TCP/IPde 等協議族，就要實現操作的簡化，并且對操作進行裁剪，使終端用戶實際的需求得到滿足。因為嵌入式系統(tǒng)用戶的工作存在差別，所以網絡協議工作繁瑣，終端用戶各自的開發(fā)會導致物力、人力等資源的浪費[3]。

4 結語

為了提高工業(yè)機器人工作柔性，工業(yè)上一般采用固定式攝像頭的方式進行圖像處理，而本文創(chuàng)新地將單目相機安裝在機器人關節(jié)上進行運動立體測距，進一步提高了機器人的加工柔性。實驗通過單目相機的運動進行測距，一定程度上可以實現雙目相機測距功能。