嵌入式运动控制器交互系统设计
基于嵌入式Linux的移动机器人控制系统设计
嵌入式 Ｌｎ ｘ是按照嵌入式操作 系统 的要求而设计的小 ｉｕ 型操作系统…， 般只有几百 Ｋ 一 Ｂ左右 。 嵌入式 Ｌｎ ｘ有可裁 ｉｕ 剪、多任务、多线程 的系统特征 ，有些还具有实时性 。一个 小型的嵌入式 Ｌｎ ｘ系统只需要引导程序 、 ｉｕ ｉｕ Ｌｎ ｘ微内核 、初 始化进程 ３ 个基本元素 。与其他嵌入式操作系统相 比，Ｌｎ ｘ ｉｕ
摘
要 ：介绍 了一个以嵌入式 Ｌｎ ｘ ｉ 系统为核 心的移动机器人控制系统 的设计与实现 ，阐述了运动控制与传感模块 、主控制模块、人机交 ｕ
互界面和无线通信模块。该系统具有 良好的可扩展性 和可移植性 。在 无线通信模块 中，集成 了 Ｚｇ ｅ 协议 ，从而为无线传感器 网络与移动 ｉｂ ｅ
无线通信模块 与主控制器通过 串口相连 ，负责机器人与 其他 无线传感器节点 间的通信。运 动控制 与传感模块负责采 集机器人 自身装备 的电子罗盘和超声 波环 等传感器 的信息 ， 并能接收主控制器模块的命 令 ，控制 左右 电机 的转动 ，返回 采集 的传感器信息 。它与主控制器也通 过串 口进行通信 。超
Ｂａ ｅ ｎ Ｅｍ ｂ ｄ ｅ ｎ ｘ ｓ ｄｏ ｅ ｄ ｄ Ｌｉ ｕ
ＹＡ Ｎ Ｇ ｉ ｚ Ｘ ａｏ－ｈｕ，ＬＩＷ ｅ ｆ ｎｇ ｎ－ｅ
（ ｃ ｏ ｌ ｆ ｏ ｉｔ ｓ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｗｕ ａ ｎ ｖ ｒｉ ｆ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｗｕ ａ ３ ０ ３ Ｓ ｈ ｏ Ｌ ｇ ｓ ｃ ｇｎ ｅ ｉ ， ｈ ｎＵ ｉｅ ｓ ｙｏ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ， ｈ ｎ ０ ６ ） ｏ ｉ Ｅ ｎ ｔ ４
的源代码 是开放 的，不存在黑箱技术 ，而且非常 灵活 ，易于
移植到各种硬件平 台上。目前 ， 嵌入式 Ｌｎ ｘ已被移植到 Ｘ ６ ｉｕ ８、 Ａ Ｍ、 Ｐ 、 ｏ ｅ Ｃ和 Ｍｏｏｏａ ８ Ｒ ＭＩＳ Ｐ ｗ ｒ Ｐ ｔ ｌ ６Ｋ等硬件平台上。 ｎＧ ｒ ＭｉｉＵＩ
RTEX网络型嵌入式运动控制器设计
（ 机器人 技术 与系统 国家重点实验室（ 哈尔滨Ｊ 二 业大学） ， 哈尔滨 １ ５ ０ ０ ０ １ ） （｛通信作者电子邮箱 ｓ ｕ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ ｄ ｅ ｓ ｏ ｎ ＠ｇ ｍ ａ ｉ ｌ ． Ｃ Ｏ Ｉ ｎ ）
摘
要： 针 对松 下 Ａ ５ Ｎ驱动器 ， 采 用嵌 入 式 构 架 以及 网络 通 信 模 式 ， 提 出 了基 于模 块 化 控 制 核 心 （ Ａ Ｒ Ｍ ＋Ｆ Ｐ Ｇ Ａ）
Ｃ ＯＤＥ Ｎ Ｊ ＹＩ Ｉ Ｄ Ｕ
ｈ ｔ ｔ ｐ ： ／ ／ ｗ ｗ ｗ ． ｊ ｏ ｃ ａ ． ｅ ｎ
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． １ １ ７ ７ ２ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ９ ０ ８ １ ． ２ ０ １ ３ ． １ ２ ． ３ ６ ０ ４
Ｒ Ｔ Ｅ Ｘ 网络 型Байду номын сангаас嵌 入 式 运 动控 制 器 设 计
￣ Ｃ ／ ＯＳ 一 １ １． Ｆ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｅ ｓ ｏ ｆ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ’ Ｓ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ．ｈ ａ ｒ ｄ ｗａ ｒ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ａ ｒ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｗｅ ｒ ｅ ｅ ｘ ｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｉ ｎ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ．Ｕｐ
（ ＡＲ Ｍ ＋ Ｆ Ｐ ＧＡ） ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｕ ｌ ｄ ａ ｄ ａ ｐ ｔ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｎ ｅ ｗ ｒ ｅ ａ ｌ — ｔ ｉ ｍｅ ｎ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋ ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｎ ａ ｍｅ ｄ Ｒ Ｔ ＥＸ． Ｉ ｔ ｗａ ｓ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｌ ａ ｎ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ
嵌入式四轴运动控制器的设计
方式 存在 着缺 点：运 动 控制卡 需要插 入计 算机 主板
的 Ｐ Ｉ 者 ＩＡ插 槽 ，因此每 个具体 应用 都必 须配 Ｃ或 Ｓ 置一 台 Ｐ Ｃ机 作 为上位 机 ， 这无疑 对设 备的 体积 、 成 本和运 行环境 都 有一定 的限制 ，难 以独立 运行 和小 型化 『 针 对 这些 问题 ， 文设 计 了一种基 于 Ｐ ０ ２ 】 。 本 Ｃ１４
设 备裁 减掉 ，兼顾 功能 而又 节省成 本 。该控 制器是
一
种 可 以脱 离上位 机单 独运行 的一种 独立型 运动控
制 器 ，具 有 良好 的应用前 景 。
１ 嵌入式 四轴运动控 制器 的硬件平台
设 计
嵌入 式 四轴 运动控 制器 的硬 件主 要包括 两个部 分 ： Ｍ 主 控板和 Ｄ Ｐ运动控 制板 ， 两块 控制板 ＡＲ Ｓ 这
０ 引言
运动 控制 器是运 动控 制系统 的核 心部件 ，当前 市场 上主 要是基 于 Ｐ Ｃ机 的运动 控 制器 ，通过 将 Ｐ Ｃ
机 的信息处理 能力 和开放 式的特 点与运 动控制 卡 的 运动 轨 迹控制 能 力有机 地结 合在 一起 …。但是 这种
模 块 的方式嵌 入到ＡＲ Ｍ主控 板 的架 构 ， 把不 需要 的
中图分类 号：Ｔ ２ ３ Ｐ ７ 文献标 识码：Ａ 文章编号：１ ０ － １４ ２ ０ ） ２ ０ ７ ０ ９ ０ （ ０ ８ ０—０４ － ３ ０ ３
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｈ － ｘ ｓ ｅ ｂ ｄｄ ｄ ｍ ｏ ｉ ｏｎ ｒ ｌ ｒ ｓ ｇ ｆｔ ｅ ４ ａ ｅ ｍ ｅ ｅ ｔｏｎ ｃ ｔ ｏ ｌ ｅ
ｓｆ ｏ ｔ ｒ ｌｔ ｍ ｅ ４ ａ ｅ ｔ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒ Ｓ ｅ ｔ ｂ ｉｈ ｄ ｔ ｅ ｍｏ ｉ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌｕ ｃ ｉ ｎ ｗａ ｅ ｐ ａ ｆ ｏｒ ｏ ｔ ． ｘ ｓ ｍｏ ｉ ｏ ｔ ｌ ｓ ａ ｌ ｅ 。 ｈ ｔ ｏ ｔｏ ｎ ｔ ｆ ｈ ｏ ｏ ｅ ｉ ｓ ｏ ｆ ｏ ｌ ｒ ｒ ｓｇ ｅ ａ ｄ ｍ ｏ ｏ ｅ ， ｈ ｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｓ ｆ ｉ ａ ｙ ｉ ｄｅ ｉ ｎ ｄ， ｎ ｒ ｖ ｒ ｔ ｅ ａ ｐ ｉ ｔ ｏ ｔ ｒ ｆ ｈ ｙ ｔ ｍ ｅ ｅ ｏ ｅ ． ｅ ｂ ｓ ｅ ｃ ｏ ｗａ ｅ ｏ ｅ ｓ ｓ ｅ ｉ ｄ ｖ ｌ ｐ ｄ Ｔｈ ｔ ｓ ４ａ ｅ 一 ｘ ｓｅｍｂ ｄ ｅ ｔ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒ ｎ ｓ ｔ ｆ ｅ ｒ ｑ ｅ ｔ ｆ ｈ ｔ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌ ｙ ｔ ｍ ｒ ｅ ｄ ｄ ｍｏ ｉ ｏ ｔ ｌ ａ ｉ ｙ ｔ ｅ ｕ ｓ ｅ ｍｏ ｉ ｏ ｔ ｓ ｅ ｆ ｏ ｏｅ ｃ ａ ｓ ｈ ｏ ｔ ｏ ｏ ｓ ｏ ｈｇｈ ｓ ｅ ｄ ａ ｄ ｈ ｇ ｃ ａ ｙ ｉ ｐ ｅ ｎ ｉ ｈ ａｃ ｕｒ ｃ ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｓ ｄ ：ｍｏ ｉ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒ ＰＣ １ ４ Ｂ ｓ ＡＲＭ ： ｔ ｏ ｔｏ ｌ ； ０ ｕ ； ｏ ｅ ＭＣＸ３１ Ａｓ ４
基于嵌入式OS的包装机械运动控制器设计方法
２０Ｉ１年 ６月
计
算
技
术
与 自 动
化
Ｖｏ ． Ｏ． ． Ｉ ３ Ｎｏ ２
Ｃｏ ｕ ｉｇ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ａ ｄ Ａｕ ｏ ｔ ｎ ｍｐ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｔ ｍａ ｉ ｎ ｏ
Ｊ ｎ ｕ ．２ ０ １１
文 章 编 号 ：０３ ６ ９ （０ １０ －０ ７ －０ １ ０ — １９ ２ １ ）２ ０ ５ ４
基 于 嵌 入 式 ＯＳ的 包 装 机 械 运 动 控 制 器 设 计 方 法
黄 晓红 陈治 明 ，
（ ． 东轻工职业技术学院 ， 东 广州 ５ ０ ０ Ｉ ２ 惠州学院 电子科学系 ， １广 广 １３ ０ ． 广东 机 械 中的 关 键部 分 。提 出 一种 基 于嵌 入 式操 作 系统 的 包装 机 械 运 动 控 帑 器 的 运 】
Ｈ ＵＡＮＧ ａ — ｏ ｇ ． Ｘｉ ｏ ｈ ｎ ＣＨＥＮ ｈ — ｎ 。 Ｚ ｉ ｍｉ ｇ
（ ． ａ ｇ ｏ ｇ Ｉ ｄ ｓ ｒ ｃ ｎ ｃ ｌ ｌ ｇ ，Ｇｕ ｎ ｚ ｏ ５ ０ ０ Ｃｈ ｎ ； １ Ｇｕ ｎ ｄ ｎ ｎ ｕ ｔｙ Ｔｅ ｈ ｉａ ｌ ｅ Ｃｏ ｅ ａｇ ｈ ｕ １ ３ ０， ｉ ａ
为一 种趋势 。而运 动 控 制 在包 装 机 械 的设 计 中 是
Ｉ 引 言
包装 机械 是发 展 包 装 工业 的基 础 ， 化工 、 在 建 材 、 品 、 品等 包装 工业 中都具 有独 特的 作用 ［ 。 药 食 １ ］
一
个很 重要 的方 面 ， 本文 将介 绍一种 基 于嵌入 式操
作系统 的包 装机械 运 动控制器 的设 计和 实现 方法 。
２ 系统 总体 结构
基于ARM与FPGA的嵌入式开放性运动控制器的设计与开发
插补算法 ， 其具体 的算法 流程图如图 ５ 所示 ：其 中 （
为 总轴 的
累加寄存器 ，ｉ （ ＝１ ２ ３ ） Ｒ ｉ ， ，… 为各 个 实 际轴 的累加 寄 存 器 ， Ｃ ｒｐ ｅ为总轴 当前 的运 动速 度 ， ｕＳ ｅｄ Ｄ 为运动 总轴 要运 行 的距 离 ， Ｄ （ ＝１２，… ） ｉ ， ３ 为ｉｎ ａ ｄ Ｄｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ｎ Ｏｐ ｎ Ｅ ｂ ｄ ｅ ｓｇ ｎ ｖ ｌｐ ｎ ｆａ ｅ ｍ ｅ ｄ ｄ Ｍｏ ｉｎ Ｃｏ ｔｏ ｌｒＢａ ｅ ｎ ＡＲＭ ｎ ＧＡ ｔ ｎｒｌ ｓ ｄ ｏ ｏ ｅ ａ ｄ ＦＰ
Ｗａ ｉ Ｔ ｎ ｏｊｎ Ｈ ｈ ｏ Ｈ ａ ｇＷｅｆ ｇ ｎＬｎ ａ ｇＨ ｕｕ ｅＣ ａ ｕ ｎ ｉ ｎ ａ （ ｈ ｎ ｈ ｉ ｉｏ ｎ ｎｖｒ ｔ， ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ２ ０ ｈｎ ） Ｓ ａ ｇ ａ ａ ｔ ｇ Ｕ ｉ ｓｙ Ｓ ａ ｇ ａ ０ ４ ，Ｃ ｉａ Ｊ ｏ ｅｉ ２
信息 。 在该 系统 中 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ通过 双 口 Ｒ Ｍ 从 Ａ Ｍ 处 获取 规划 好 的 Ａ Ｒ
情况类似 ， 这里不再详述 ）
４ 运 动 控 制 器 插 补
算 法的设计
常 见 的插补 方法 有数
字 脉 冲 相 乘 法 ， 点 比较 逐
运动代码 ， 而后通 过插 补算法将运动代码转化 成一定数 目且 频率
可调 的脉冲来驱动步进 电机完 成相应 的运 动 ， 同时 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ将 运动
法， 最小 偏差 法 ， 字 积分 数
法， 目标 点 跟 踪 法 。其 中 数 字积分 法 具有 逻辑 功 能 强的特 点 ， 以实 现一 次 、 可
图 ３ Ｆ ＧＡ 从 Ａ Ｍ 读 运 动 Ｐ Ｒ
信 息 时 Ｆ ＧＡ 程 序 流 程 Ｐ
基于ARM的双CPU协调运动控制系统
（ ｏｌ ｅｏ ｏ ｕｅ ， ｎ ｚ ｎ ） Ｃ ｌ ｇ ｆ ｍｐ ｔｒ Ｈａ ｇｈ ｕＤ ａ ｚ Ｕ ｉ ｓｙ Ｈａｇｈ ｕ３ Ｃ ｉａ ｅ Ｃ ｅ ｔ １ １ ０ ８
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａｓ ｔ ｅ ｈ ｒ ｗａ ｅ ｒ ｓ ｕ ｃ ｆ ｓｎ ｌ ｍｂ ｄ ｅ Ｃ Ｕ ｗａ ｅ ｙ ｌ ｔｄ， ｔ ｗ ｓ ｈ ｒ ｏ ｍｅ ｔ ｔ ｅ ｒ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ｏ ｌ — ｘｓ ｓｒ ｃ ： ｈ ａ ｄ ｒ ｅ ｏ ｒ ｅ ｏ ｉ ｇｅ ｅ ｅ ｄ ｄ Ｐ ｓ ｖ ｒ ｉ ｅ ｉ ａ ａ ｄ ｔ ｅ ｈ ｅ ｕ ｒ ｍｉ ｅ ｎ ｓ ｆ ｍｕ ｔ ａ ｉ ｉ
机器人工程专业的考研方向
机器人工程专业的考研方向
1. 机器人视觉与感知研究：该方向主要关注机器人的视觉系统和感知能力的研究。
涉及图像处理、目标检测与识别、图像分割、三维重建等领域。
重点探索在复杂环境下机
器人感知、导航和交互的技术与方法。
2. 机器人运动控制与规划研究：该方向研究机器人的运动控制与规划算法，包括刚
体运动学、运动学转化、逆运动学、路径规划、控制器设计等。
目标是提高机器人的精确
控制能力，使机器人能够完成复杂任务，如灵活操作、协作与多机器人协同等。
3. 机器人智能与学习研究：该方向研究机器人智能化和学习能力的提高，主要包括
机器人认知、决策、学习算法、自主任务规划等。
致力于开发能够在未知环境中自主学习
和适应的机器人系统，可应用于自主导航、机器人与人类交互、机器人智能服务等领域。
4. 人机交互与机器人依附研究：该方向关注人与机器人之间的有效交互和紧密依附。
研究内容包括自然语言处理、情感识别、人机交互技术、虚拟现实与增强现实等。
目标是
提高机器人与人类的智能化交互方式，实现更加自然和高效的人机共生合作。
5. 机器人集成与系统设计研究：该方向研究机器人系统的整体设计与集成，包括硬
件结构、软件架构和系统整合等。
涉及嵌入式系统、机器人控制接口、传感器融合、系统
集成测试等方面。
目标是设计和搭建高效稳定的机器人系统，提高机器人的整体性能和可
靠性。
以上是机器人工程专业的考研方向，每个方向都有不同的研究内容和目标，学生可以
根据自己的兴趣和实际情况选择适合自己的方向进行深入研究。
自动化控制系统设计方案
自动化控制系统设计方案一、引言自动化控制系统是现代工业生产中不可或缺的关键技术之一。
本文旨在提供一个详细的自动化控制系统设计方案，以满足任务名称中所描述的内容需求。
二、系统概述本自动化控制系统设计方案旨在实现一个用于控制工业生产过程的自动化系统。
该系统将涉及多个设备和传感器，并通过计算机软件进行集中控制和监控。
系统的主要目标是提高生产效率、降低成本和确保产品质量。
三、系统组成1. 控制器：本系统将采用一台高性能的嵌入式控制器作为核心控制单元。
控制器将负责接收和处理传感器数据，并根据预设的逻辑和算法进行控制操作。
2. 传感器：系统将使用多种传感器来监测和采集生产过程中的各种参数，例如温度、压力、湿度等。
传感器将通过信号转换器将模拟信号转换为数字信号，并传输给控制器进行处理。
3. 执行器：系统将使用各种执行器来实现对生产过程的控制。
例如，电动阀门、电机、气缸等。
控制器将通过输出信号控制执行器的运动，以实现对生产过程的调节和控制。
4. 通信网络：系统将采用以太网或其他适用的通信网络，将传感器和执行器与控制器连接起来。
这样可以实现实时数据传输和远程监控。
5. 人机界面：系统将配备一个直观易用的人机界面，以便操作员能够监控和控制整个系统。
人机界面将显示实时数据、报警信息和操作界面，操作员可以通过界面进行参数设置和操作命令。
四、系统功能1. 实时监测：系统将实时监测生产过程中的各种参数，例如温度、压力、湿度等。
监测数据将通过人机界面显示，并可以进行趋势分析和报警处理。
2. 控制调节：系统将根据预设的逻辑和算法对生产过程进行控制和调节。
例如，根据温度的变化自动调节加热器的功率，以保持温度在设定范围内。
3. 报警处理：系统将根据设定的阈值进行报警处理。
当监测到异常情况时，系统将发出声音或光信号，并在人机界面上显示详细的报警信息，以便操作员及时采取措施。
4. 数据存储和分析：系统将对监测数据进行存储和分析。
操作员可以通过人机界面查看历史数据，并进行趋势分析和统计分析，以便进行生产过程的优化和改进。
机器人嵌入式控制系统设计
机器人嵌入式控制系统设计随着科技的不断发展，机器人技术逐渐普及，如今已经成为了现代制造业和自动化生产的重要组成部分。
而机器人的嵌入式控制系统则是机器人能够正常工作的关键，因此在机器人的设计和制造中显得尤为重要。
一、机器人嵌入式控制系统概述嵌入式控制系统是一种以微处理器或微控制器为核心，以系统芯片、外设接口、存储器、输入/输出系统等为基础，集成多种数字和模拟电子元器件的系统。
在机器人中嵌入式控制系统即是机器人自主控制的中枢，其作用是通过编程控制机器人完成各种操作。
机器人嵌入式控制系统的主要功能是接收传感器信息、控制机器人动作、识别环境、执行任务等。
同时，它还需要具备实时性、精确定时、高可靠性和低功耗等特点，以保证机器人系统的可靠性和稳定性。
二、机器人嵌入式控制系统的设计流程在机器人嵌入式控制系统的设计过程中，需要经过下面几个步骤：1.需求分析：首先需要明确机器人系统的功能及其应用环境，以便于确定嵌入式控制系统的设计要求和技术路线。
2.硬件设计：在需求分析的基础上，根据机器人的实际需求设计硬件电路，包括嵌入式中央处理器、外设、传感器等。
3.软件设计：设计嵌入式控制系统的软件，包括实时操作系统、通信协议、编程语言等，以实现机器人的自主控制。
4.系统测试：进行系统集成测试，包括程序测试、系统测试、可靠性测试、稳定性测试等，以确保机器人嵌入式控制系统的正常工作。
三、机器人嵌入式控制系统的关键技术1.嵌入式系统设计技术：包括嵌入式系统的硬件设计、嵌入式实时操作系统、通信协议、编程语言等技术。
2.机器人运动控制技术：包括机器人动力学建模、运动规划、轨迹跟踪等技术。
3.传感器技术：包括位置传感器、力传感器、视觉传感器、声学传感器等技术。
4.机器人视觉识别技术：包括机器人视觉系统设计、图像处理算法、目标识别、目标跟踪等技术。
四、机器人嵌入式控制系统的应用领域机器人嵌入式控制系统广泛应用于制造业、医疗、航空航天、军事等领域。
agv小车控制方案
AGV小车控制方案概述AGV（Automated Guided Vehicle）是一种自动导航的运输设备，广泛应用于仓储、物流等领域。
本文将介绍一种AGV小车的控制方案，包括硬件组成、软件设计和实施步骤等内容。
硬件组成1. 小车结构AGV小车通常由底盘、控制系统、传感器和执行器等组成。
底盘是小车的基本结构，可以采用四轮驱动或者履带等方式实现运动。
控制系统是小车的大脑，负责接收命令并控制小车的行动。
传感器包括激光传感器、红外线传感器等，用于感知周围环境。
执行器一般指电机和电子控制元件，用于实现小车的运动。
2. 控制器AGV小车的控制器是一种嵌入式系统，负责实时控制小车的运动。
控制器通常包括一个主控制器和若干个从控制器。
主控制器负责接收命令、规划路径并控制小车的运动，而从控制器用于连接传感器和执行器，实现数据的采集和控制指令的下发。
3. 通信模块通信模块是AGV小车与其他设备之间进行信息交流的桥梁。
通信模块可以采用无线通信技术，如Wi-Fi、蓝牙等，实现与中央控制系统的数据传输。
通过通信模块，中央控制系统可以向AGV小车发送任务指令，并获取小车的状态信息。
软件设计1. 运动控制算法AGV小车的运动控制算法是实现小车精确控制的关键。
常用的算法包括PID 控制算法、模糊控制算法等。
其中，PID控制算法常用于小车的速度和位置控制，模糊控制算法可以用于解决路径规划和障碍物避障等问题。
2. 路径规划算法路径规划算法用于指导小车从起点到终点的最优路线。
常用的路径规划算法包括Dijkstra算法、A*算法等。
这些算法可以根据地图和环境信息，在保证安全和效率的前提下，找到一条最短路径或最优路径。
3. 状态监测与报警系统AGV小车应当具备实时的状态监测与报警系统，用于监测小车的运行状态并及时发出警报。
监测内容包括电量、温度、速度等，报警方式可以通过声音、光源等进行。
实施步骤1. 硬件组装按照设计要求，将底盘、控制系统、传感器和执行器等组件进行组装。
嵌入式网络化运动控制器的设计
Ｄｅ ｉｎ ｏ ｍ ｂｅ ｓｇ ｆｅ ｄｄｅ ｔ ｄ ｎｅ ｗｏｒ ｄ ｏｔｏ ｏ ｒ ｌｅ ｋｅ ｍ ｉ ｎ ｃ ｎｔｏ ｌ ｒ Ｗ ＥＩ Ｍ ｉｇ ｌ ｎ －ｉ ｎ，ＸＶ ａ ｇ ｈ ｎ Ｘｉｎ — ｏ ｇ，ＺＨＯＮＧ Ｌｉｎ ・ ｎｇ ａ ｇ ｐｉ
（ ｏ ｅ ｅｏ ｃ ａ ｔ ｎｃ Ｅ ｇｎｅｉ ，Ｃ ｉａＪｌ ｎ ｎｖ ｓ ｙ Ｈ ｎ ｚｏ ０ ， ｈｎ ） Ｃ ｌ ｇ Ｍｅｈ ｎｒ ｉ ｎ ｉｅｒ ｇ ｈ ｉａ ｇ Ｕ ｉ ｒ ｔ ， ａ ｇｈ ｕ３ Ｃ ｉａ ｌ ｆ ｏ ｓ ｎ ｎ ｉ ｅｉ １ １ ０ ８
魏 明 林 ， 向 绂 ， 亮 平 徐 钟
（ 国计 量 学 院 机 电工 程学 院 ， 江 杭 州 ３ ０ １ ） 中 浙 １ ０ ８
摘 要 ： 绍 了一 种 基 于 Ａ Ｍ 微 控 制 器 Ｌ Ｃ ２ ０的 五 轴 协 调 运 动 控 制 的 嵌 入 式 网 络 化 运 动 控 制 器 设 介 Ｒ Ｐ２１
维普资讯
第２ ５卷 第 ６期
２０ ０ ８年 ６ 月
机
电
工
程
Ｖｏ ． ５ １ ２ ＮＯ ６ ．
Ｍ ＥＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＆ ＥＬ ＥＣＴＲＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＡＧＡＺＩ Ｍ ＮＥ
Ｊｎ ０ ８ ｕ ．２ ０
嵌 入 式 网络 化 运 动 控 制 器 的设 计
０ 前
言
以 Ｌ Ｃ ２ ０为核心 的硬件 平 台和 以 ￣ ／ ＳＩ 和 Ｚ Ｇ Ｐ ２１ ＣＯ－ Ｉ Ｌ／ Ｉ Ｐ为核心 的软 件平 台 。
ＩＴ Ｐ ＨＴＹ ￣ ． １ 藿
运 动控 制器是 一 种 以 中央 逻 辑 控 制单 元 为 核 心 、 以传感 器为 信号敏 感 元件 、 电机 或 动 力装 置 和执 行 以 单元 为控制 对象 的控 制 装 置 。 目前 ， 动 控制 器 的应 运 用 已走 出机 械加工 行业 （ 控机 床 ） 越 来 越 多地 应 用 数 ， 于其他 工业 自动化 设 备 控制 （ 如机 器 人 、 纺织 机 械 、 食 品加工 、 印刷 机 械 、 用 电器 等诸 多 行 业 ） ， 总体 家 中 其 发 展趋势 是 开放式 、 能 化 、 智 网络 化 、 速 、 精度 、 高 高 高 可 靠性 和 高安 全性 … 。传 统 的 运 动 控 制 器 无 法 满 足 实 际应用 的需 求 ， 因此 ， 究 网络化 的运动 控制 器具有 研
基于LPC2290与SM5004嵌入式运动控制器
维普资讯
第２ ０卷第 ３期
２０ 年 ９ ０６ 月
黑 龙
江 工
程
学
院 学
报（ 自然科学版 ）
Ｖ０ ． ０ № ． １２ ３ Ｓ ｐ ，０６ ｅ ．２ ０
Ｊ ｕ ａ ｏ ｉ ｎ ｊ ｎ ｎｔ ｕｅｏ ｃ ｎ ｌ ｙ ｏ ｒ ｌ ｆ ｌ ｇｉ ｇＩｓｉ ｔ ｆ ｈ ｏ ｇ ｎ Ｈｅｏ ａ ｔ Ｔｅ ｏ
基 于 Ｌ Ｃ ２ ０与 Ｓ Ｏ ４嵌 入 式 运 动 控 制 器 Ｐ ２９ Ｍ５ Ｏ
韩喜春 ， 东艳 吴
（ 黑龙江工程学院 电子 工程 系， 黑龙 江 哈 尔滨 １ ０ ５ ） ５ ０ ０
摘
要 ： 出一种基于 Ａ Ｍ 微 处理器和专用运动控制芯片实现 的嵌 入式 四轴 运动控制 器的设计 。具有 Ａ Ｍ 内核 提 Ｒ Ｒ
的 Ｌ Ｃ ２ ０采用 ￣ ／ ｓ实时操作 系统进行 多任 务处 理 ， Ｐ２ ９ ｃｏ 保证对 四轴联动 运动控 制芯 片 Ｓ ０ ４控制 的准确性 和实 Ｍ５ ０ 时性 。详细介绍该控制 器的主要功 能 、 软件流程 、 硬件架构 和实现方法。 关键词 ： Ｒ ；Ｃ Ｏ Ａ Ｍ ｔ ／ ＳＵ；Ｍ５ ０ ； ￣ Ｓ ０ ４ 四轴驱动控制 中图分类号 ： Ｐ ６ Ｔ ３ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：６ １ ６ ９ ２ ０ ）３ ０ ６ ３ １７ —４ ７ （０ ６ ０ —０ ２ —０
Ｃ Ｕ ２ ９ ， ｄ ｄｐ ￣／ ａ ｉ ｅ ｔｅ ｃｕａｙ ｎ ａ Ｐ ０ａ ｏ ｔ ｃ ｓ ｅｌｍ ｅａｏ ｓ ｔ ｈ ｅ ｌ— ｓ ｏ ｓ Ｉａ ｕｓｈ ｃｒｃ ｄ ｅｌ ２ ｎ ａ ｓ ｏ ｒ ｔ ｏ ｔ ｎ ｙ ｅ ｏ ａ ｍ ｔｔ ｐ ｃ ｓ ｔ ｓ ａ ａ ｒ —
基于ARM嵌入式系统的拟人机器人控制器的设计
基于ARM嵌入式系统的拟人机器人控制器的设计基于ARM嵌入式系统的拟人机器人控制器的设计近年来，随着科技的发展，机器人技术的应用越来越广泛。
而拟人机器人作为人工智能领域的重要研究方向之一，丰富的机器人表情和人类行为模仿能力使其在社会各个领域得到广泛关注和应用。
然而，拟人机器人的控制技术是其实现人类行为模拟的关键。
本文以基于ARM嵌入式系统的拟人机器人控制器的设计为研究对象，探讨其设计方法与实现。
1. 引言拟人机器人的控制器需要实现多个功能模块的协同工作，包括人脸识别、语音交互、动作控制等。
而ARM嵌入式系统作为一种低功耗、高性能的处理器架构，可以满足拟人机器人实时反馈和智能决策的需求。
因此，基于ARM嵌入式系统的控制器设计具有重要意义。
2. 系统框架设计拟人机器人的控制器主要分为硬件和软件两个方面。
硬件部分包括传感器、执行器和嵌入式开发板等；软件部分则包括操作系统、驱动程序和算法模块。
2.1 硬件设计传感器模块是拟人机器人控制器的重要组成部分，常用的包括人脸识别摄像头、语音识别麦克风和环境感知传感器等。
这些传感器通过与嵌入式开发板的连接，实现对外界信息的采集。
执行器模块则用于控制机器人的动作，包括舵机、电机和喇叭等。
嵌入式开发板作为核心控制器，负责传感器数据和执行器指令的处理和交互。
2.2 软件设计基于ARM嵌入式系统的控制器软件设计需要满足实时性、可移植性和可扩展性的要求。
首先，选择合适的操作系统，例如Linux嵌入式系统，具备较好的实时性和稳定性。
其次，编写驱动程序，实现嵌入式开发板与传感器、执行器的数据交互。
最后，针对不同功能模块设计相应的算法，实现人脸识别、语音交互和动作控制等功能。
3. 功能模块设计3.1 人脸识别模块人脸识别技术是拟人机器人实现人际交互的重要手段。
该模块通过摄像头采集人脸信息，并通过图像处理算法实现人脸检测、特征提取和比对等功能。
在ARM嵌入式系统中，可以利用OpenCV等开源库实现人脸识别算法。
以嵌入式控制器为基础的自动控制系统的设计与实现
科 技 创 新
以嵌入 式控制器 为基础 的 自动控制 系统 的设 计与实现
王 文新 ０
（ １ 、 中国海洋大学， 山东 青岛 ２ ６ ６ ０ ０ ０ ２ 、 潍坊科技 学院， 山 东 潍坊 ２ ６ ２ ７ ０ ０ ）
摘 要： 随着嵌 入 式 系统 的 不 断发 展 ， 其在 工 业 测控 、 智 能化 设 备 及其 家具 等 各 种领 域 均 得 到 了广泛 的 应 用 ， 特 别是 在 自动 化控 制 领域 ， 嵌 入 式 系统 的应 用更 加普 遍 。 因此 ， 本 文就 嵌 入 式控 制 器及 嵌 入 式 系统进 行 了分析 ， 并重 点就 其 在 自动化 控 制 系统 中的 设 计 与 实现进 行 了研 究 ， 以期进 一 步提 高 自动 化控 制 系统的 功 能 ， 推 动 其 朝 着更 加 开放 化 的 方 向发展 。
关键词： 嵌 入 式控 制 器 ； 嵌入 式 系的一种 ， 嵌 入式 控制器 自诞生之 日即 受到了各领域的普遍关注。 对于基于嵌入式控制器的系统而言， 其设计 过程同传统设计过程存在着一定差异， 因此 ， 以嵌入式控制器为基础 ， 进行 自动化 控制 系统 的设 计时 ， 必 须 以嵌 入式控 制器及 嵌入式 系统 的 相关 设计 理论为依 据 了进 行 。进行 基于嵌 入式控 制器 的 自动化 控制 系 统的设计过程中， 应当对软件响应速度、 电源的消耗以及内存空间的占 用 情况 等进 行考 虑 ， 且还需 将 软 、 硬 件 的结构 进行 统一 的协 调 ， 最 终构 成—个整体。
本 文所及设 计系统 中 ， 核 心处理 器为 以 Ａ Ｒ Ｍ７ Ｔ Ｄ ＭＩ － Ｓ内核为基 础 的Ｌ Ｐ Ｃ ２ ２ １ ０ 微控制器。此芯片不仅功能极为强大 ， 且功耗相当低 ， 具有 多个 ３ ２ 位 的定 时器 ， 具有 ８ 路１ ０ 位的 Ａ Ｄ Ｃ 、 外部 中断 管脚 多 达九 个 ， 目 ． 具有 Ｐ ＷＭ输 出， 因而特 别适合在 工业 自动化控制 、 医疗管 理系统 、 访 问自动控制以及 Ｐ Ｏ Ｓ 系统 中进行应用。 系统为了进行总线的配置 ， 借助 于Ｌ Ｐ Ｃ ２ ２ １ ０ 微控制器所提供的 ７ ６ 个Ｇ Ｐ Ｉ Ｏ，因内部进行了较宽范围串 行 通信接 口的设置 ， 因而使 得 Ｌ Ｐ Ｃ ２ ２ １ ０ 微 控制器 能够适应协 议转换 器 、 嵌入式软件调制解调器 、 通信网关及其它多种类型的应用。此外 ， 以自 １嵌入式控制 器与嵌入式 系统 动化控 制 系统 中数 据存 储 、 处 理及 控制 等 的需 求 ， 进 行 系统 的设计 时 ， 作为嵌 ＾ 式计算机其中的一种类型， 嵌入式控制器（ ＭＣ Ｕ ） 通常是将 还 在 芯 片所 自带 １ ６ Ｋ Ｓ Ｒ Ａ Ｍ 以及 １ ２ ８ Ｋ Ｆ Ｌ Ａ Ｓ Ｈ 的基 础 上 进行 了 ８ Ｍ 某种 处理器 的 内核作 为核心 ， 并 在 芯片 的内部进 行 了 Ｒ Ａ Ｍ、 总线 逻辑 、 Ｐ Ｓ Ｒ Ａ Ｍ以及 １ ６ Ｍ Ｆ Ｌ Ａ Ｓ Ｈ的扩 展。基于嵌 人 式控制 器的 自 动控 制系统 Ｒ Ｏ Ｍ ／ Ｅ Ｐ Ｒ Ｏ Ｍ、 总线、 定时计 数器、 、 看门狗 、 串行端口、 Ｄ ／ Ａ、 脉宽调制 硬件结构 图 见图 ２所示 ： 输出、 Ａ ／ Ｄ、 Ｅ ２ Ｐ Ｒ Ｏ Ｍ、 Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ Ｒ Ａ Ｍ等 等 多种 必须 功 能及 外 设 的集 成 ， 此 外， 还需要一具体需求为依据进行必要数字量及模拟量的 Ｉ ／ Ｏ模块、 通 信模块、 运动控制模块等的添加和设置。 嵌入式控制器将计算机作为功 能强大的软件系统 ， 有效实现了信号及数据分析、 运算以及处理 ， 并借 助于 接 口实现了信号 的采集、 调理及其测量 ， 并完成了多种测试功 能， 在诸如自动化控制等领域中均得到了广泛的应用。 作为虚拟仪器中的一种 ，嵌入式控制器是传统仪器同计算机技术 结 合之下 的产物之 一 ， 其通 常包 括如 下两 个部 分 ， 即硬件 与 软件 ， 通常 而言 ， 而嵌 入式 控制 器 的硬 件 主要是通 过数 据采集 卡（ Ｄ Ａ Ｑ ） 与Ｐ Ｃ共 同 构成 的测试 系统 ，其主要 借 助于 Ｇ Ｐ Ｉ Ｂ 、 Ｖ Ｘ Ｉ 、 Ｐ Ｘ Ｉ 、 Ｓ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ 以及 Ｆ ｉ ｅ １ ｄ ＿ ｂ ｕ ｓ 等标准 总线分别 构成 了 Ｇ Ｐ Ｉ Ｂ 、 Ｖ Ｘ Ｉ 、 串 口及现场 总线等 系统 。嵌 入式控 制器硬件中的 Ｄ ／ Ａ 、 Ａ ／ Ｄ 、 通信模块 、 存储器同计算机相结合 ， 同时， 以串 图 ２基 于嵌 入式控 制器的 自动控 制 系统 硬件结 构图 口通信标准为基础， 构成了一个虚拟仪器系统 ， 其作为板级嵌入式计算 ２ ． ２软 件的设计 机之一 ， 主要具 有如下几 个方 面的特点 ： １ ） 体 积较 小 ， 因此 ， 能够 满足工 同 Ｗｉ ｎ ｄ ｏ ｗ ｓ 环境 中进 行应用程 序 的开发 不同 ，嵌入 式控制器 进行 业 自动化 控制领 域对 于空 间布局方 面的 日 益严 苛 的要 求 ； ２ ）可 靠性较 自动控 制系 统 的开发过 程 中存 在着 宿 主机 与 目标机 两种 不 同的角 色 。 强， 嵌入式控制器能够适应一般性以及较为苛刻的环境条件 ， 且具有极 其中， 前者主要负责进行编译 、 定址 以及链接等过程的执行 ； 而目标机 强的抗干扰能力； ３ ） 速度极高， 嵌入式控制器可 以快速完成数据的传输 则主要负责进行嵌 入式软件相关硬件平台的运行。因此， 基于嵌 入 式控 及其计算 ， 因而具有较好的实时 ｌ 生； ４ ） 智能化水平较高 ， 且使用过程较为 制器的自动控制系统的开发就是以此种交叉开发环境为基础进行的。 方便 ， 具有强大的功能。 因此 ， 嵌入式控制器在电子、 通讯 、 国防、 航天、 汽 此外 ， 进行软件设计过程中还应考虑到操作系统这一环节 ， 如何选 车、 工业控制 、 仪表仪器、 自动化办公等领域均得到了十分广泛的应用。 择一个合适有效的操作系统也相当重要，本文所设计系统中的操作系 下文以嵌 ＾式控制器为基础进行了 自动控制系统的设计，利于嵌 统选择 的是嵌 ＾ 、 式Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ 操作 系统 。进行操作 系统 的选 定之 后 ， 即可 对 入式 控制器所 具有 的这些特 点解决 了各类 系统试验 综合后 难以实 现复 指定￣４ ￣ － Ｖ台中的多种工具进行使用了， 例如编译器、 定位器以及链接 杂性 逻辑 以及可靠程 度较低 等一 系列问题 ，并实现 了 自 动 控制 系统实 器等等。此外 ， 调试也是嵌 人式自动控制系统开发过程中十分重要的环 时性 的大幅度提 高。 节之 一 ， 其主要 包括 了调试 的方法及 其方 案。其 中 ， 调试方 法 主要包 括 ２以嵌 入式控制器 为基础 的 自动化控制 系统 的设 计与实现 了Ｉ Ｔ Ａ Ｇ及在 线仿真器 、 指 令集模拟器 以及驻 留监控软 件等等 。而调 试 本文 昕没计的基于嵌 人式控制器的 自动化控制系统总体设计结构 的方 案主要包 括了快速原 型仿真 方案以及实 时在线调试 方案等 等。
读ARM与PCL6045B的嵌入式运动控制器的设计
读ARM与PCL6045B的嵌入式运动控制器的设计
运动控制器从结构上分3 类：1.基于计算机标准总线的运动控制器（DSP 或微机芯片做CPU 在DOS 或WINDOWS 平台下自行开发）
2.Soft型开放式运动控制器（软件全部装在计算机中，硬件部分仅是计算机与伺服驱动和外部I/O 之间的标准化通用接口）
3.嵌入式结构的运动控制器（计算机嵌入到运动控制器中，实质上是基于计算机总线结构的运动控制器的一种变化）
每个轴提供正负方向限位、减速、原点4 路机械输入信号
运动控制器设计方案比较
1.基于8/16 位微处理器的运动个控制器（具有一定的灵活性和适应性，处理速度有限、处理能力有限）
2.基于PLC 的运动控制器（体积小、可靠性高、周期短、抗干扰强。
不能高频工作，且不能实现复杂的运动，多用于点位控制和单轴运动控制的场合）
3.基于PC 总线的以DSP 和FPGA 作为核心处理器的开放式运动控制器（信息处理能力强。
体积庞大、抗干扰能力差，不适合于工业应用）
4.基于嵌入式ARM 微处理器和专用DSP 运动控制芯片的运动控制器（体积小、成本低、可靠性高、控制简单）
MCU 主要完成与上位机通信，对加工程序代码进行译码，根据译码结果对
运动控制芯片PCL6045B 进行操作和人机交互。
设备驱动程序层+操作系统层+应用程序层
NPM 公司的PCL6045B 优点
1.每个轴都有伺服到位、计数器偏差清除、伺服报警3 个用于伺服接口的专用信号接口。
嵌入式智能硬件与上位机快速配置与交互方法设计与实现
嵌入式智能硬件与 上位机快速配置与交互方法设计与实现
党梓 杰 贺 鸣 升
（ 北方工业大学计算机 学院 北京 １ ０ ０ １ ４ ４ ）
摘要 ： 在物联 网的影 响 下， 目前 的智能 家居 可以说 是 物联化 的体现 ， 智能 家居通过 物联 网技 术将 家中的各 种设备 连接在 一起， 提供 从 家 电控 制、 防盗报 警 、 环境 监测 、 家庭成 员健康 状况监 测等 多种功 能和手段 【 １ Ｊ 口 但 是 目前存在 的 智能 家居 设备 与移动 端之 间的初 始化连接 却存在 着 用户体验 差 周期 长等 缺点 。 本 文提 出 了用 多播 的形 式来进 行数 据 的传 输 的方法 ， 传输 效 率 高， 用 户体验 好 。
图 １
＾ ｄ ｄ ” Ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ
…
的交互成为 了急需解决的重要 问题 。 通过利用嵌入 式设备和移动端
ＯＲ 、
交互 的网络协议 ， 在 帧信息 中进行有效 的存 储连接信息 ， 可 以达 到
智能硬件的快速 ］ 蒲海涛． 物联 网环境下基于上下文感知 的智能交互关键技术研究
［ Ｄ ］ ． 青 岛： 山东科技 大学， ２ ０ １ １ ． ［ ２ ］ 朱璩， 李世 国． 物联 网环境下 的新型智能家电之设计思考［ Ｊ ］ ． 包装
工程 。 ２ ０ ｌ ０ 。 ３ １ （ １ ６ ） ： ７ ０ － ７ ３ ． 表 １
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ６ —１ １ —０ ９
路 由器网络。 与传统 的Ｐ Ｃ 或者移动端相 比， 智能硬件无法进行输入 ， 因此连入 路 由器 的网络是一个 巨大 的问题 。 位。 智能硬件 收到报 文后 ， 根据顺序位组 装收到 的内容 ， 然后根据 Ｓ Ｓ Ｉ Ｄ 和密码长度切分 ， 最后就得到完整的Ｓ Ｓ Ｉ Ｄ 和 密码 。 根据Ｓ Ｓ Ｉ Ｄ 和 利用嵌入式设备和移动端 交互 中的 网络协议 ， 在组播网络帧头 密码就可 以去 连接 路 由器 。 中， 有一部分是保 留的 ， 我们可 以把有效信息放置 于８ ０ ２ ． １ １ 帧头 中 例如ｓ ｓ Ｉ Ｄ为ｔ ｅ ｓ ｔ ， 密码为 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ， 前两位设置为２ ２ ４ 和８ ８ ， 则配 我们可 以利用这部分来保存路 由器信息和控制信息 ， 然后不断的进 置过程 中手机ＡＰ Ｐ 应当循环 向下列地址发送多播报文。 建议频率为 行 广播 ， 嵌入式设备收取广播帧得 到需要的信息 ， 连接路 由器 ， 然后 １ 秒发送 １ ０ ０ 个包 。 报文格式如表 １ 所示 。 根据其 中的控制信息可 以来进行硬件控 制。 ３结 语 ８ ０ ２ ． １ １ 帧 中Ａｄ ｄ ｒ ｅ ｓ ｓ ｌ 或Ａｄ ｄ ｒ ｅ ｓ ｓ ３ 是 目的ＭＡＣ 地址 ， 可 以使用 综上所述 ， 随着 智能家居的发展 ， 智能硬件如何通过 与移 动端 Ｍ ＡＣ地址 的后 １ 个 或２ 个 字节 进行 有 效信 息 的传 递 。 例 如 传 输
嵌入式移动机器人控制器设计
Ａ ｓｒｃ ：Ｔ ｅ ｐｐ ｒｉｔ ｄ ｃｓａｐｏ ｃ ａｅ ｎ Ｄ ｇａ Ｓ ｎｌＰｏｅｓｒ（ Ｓ ｓ ｎ ｉｄ ｏ ｍ ｅｄ ｄ Ｒ ａ ＴｍｅＯ ｅａ ｂｔａｔ ｈ ａ ｅ ｎ ｏ ｕｅ ｒｊ ｔｂ ｓｄ ｏ ｉ ｔ ｉ ａ ｒｃｓｏ Ｄ Ｐ ）ａ ｄ ａｋｎ ｆｅ ｂ ｄ ｅ ｅｌ ｉ ｐ ｒ － ｒ ｅ ｉ ｌ ｇ ｓ — ｔ
换 单 元 的功 能 是 实 现 ５Ｖ 电平 和 ３３Ｖ 电平 的 转 换 ，用 于 Ｄ Ｐ ． Ｓ Ｉ 接 口 电平 （－ Ｖ） 外 围 器 件 典 型 电平 的 匹配 。 保 Ｄ Ｐ芯 ／ Ｏ ３３ 与 确 Ｓ 片安 全 。 Ｄ Ｐ与 电机 之 问采 用 光 电耦 合 器 实 现 隔 离 。 需 对 在 Ｓ 在 机 器 人 的运 动 进 行 精 确 控 制 的场 合 ， 通 过 转 速 传 感 器 反馈 电 应 机 的转 速 信 号 。此 外 ，核 心 板 上 还 扩 展 了 ２ ６Ｋ ｌ 的外 部 ５ ｘ ６位
Ｒ ＡＭ
制 器 的 信 息 处 理 能 力 和 实 时 控 制 性 能 从 根 本 上 决 定 了 其 整 体
性 能 。以往 ， 们 通 常 用 高 性 能 的 Ｐ 人 Ｃ机 作 为 车 载 控 制 系 统 ， 然
而 ， 相对 庞 大 的体 积 和 重 量 造 成 了沉 重 的 载 重 负 担 严 重 制 约 其
制 的实 时 性 要 求 。
基 于 此 ，本 文 提 出 了一 种 基 于 数 字 信 号 处 理 器 （ ｉｔ Ｄｇ ａ ｉ ｌ
Ｄ Ｐ上 移 植 一 个 ｕ ／Ｓ Ｓ ＣＯ 一Ⅱ实 时 内核 的 方 式 ， 增 强 系统 的 实 时性 和 提 高 性 价 比 的基 础 上提 高 了控 制 器 的 开 放 性 ， 在 简化 了应 用 程
基于嵌入式运动控制器的钻床控制系统
Ｋｅ ｒ ｓ ＮＣ ｄｉｉｇｍａ ｈｎ ； ｍｂ ｄ ｅ ｔ ｎｃ ｎｒｌ ｒｔ ｊｃｏ ｙｏ ｔ ｚ ｔ ｎ ｙｗｏ ｄ ： ｒ ｌ ｃ ｉｅ ｅ ｅ ｄ ｄｍｏｉ ｏ ｔ ｌ ；ｒ ｅ ｔｒ ｐｉ ａｉ ｌｎ ｏ ｏｅ ａ ｍｉ ｏ
１ 引 言
数 控 钻床 是 实现 工 件上 各 种 类 型 孔 自动 定位 和 钻
ｔ ｅ ｔ ａ ｈ ｎ ｏ ｆ ｄ ｉｌｎ ａ ｈ ｎｅ ｉ ｅ ｅ ｏ ｅ ． ａ — ａ ｈ ｎ ｎ ｅ ｆ ｃ ｓ ｄ ｖ ｌ ｐ ｄ ｂ ｓ ａ ＋ ６ ０ ａ ｄ ＳＡ ｈ ｅ ｃ ｉ ｇ ｂ ｘ ｏ ｒ ｌｉ ｇ ｍ ｃ ｉ ｓ ｄ ｖ ｌ ｐ ｄ Ｍ ｎ ｍ ｃ ｉ ｅ ｉ ｔ ｒ ａ ｅ ｉ ｅ ｅ ｏ ｅ ｙ Ｖｉｕ ｌＣ＋ ． ｎ ａ ｇ ｒｔ ｍ ｓ ａ ｏ ｔ ｄ ｆ ｒｏ ｔｍ ａ ｅ ｉ ｎ ｏ ｒ ｌ ｎ ａ ｈ Ｔｈ ｒ ｃ ｉ ｅ ｐ ｏ ｅ ｈ ｔ ｈ ｃ ｉ ｅ ｒ ｎ ｔ ａ ｉｙ ａ ｄ ｉ ｃ ｎ ｌ ｏ ｉｈ ｉ ｄ ｐ ｅ ｏ ｐ ｉ ｌｄ ｓ ｇ ｆ ｄ ｉｌ ｇ ｐ ｔ ． ｅ ｐ ａ ｔ ｒ ｖ ｓｔ ａ ｅ ｍａ ｈ ｎ ｕ ｓ ｓｅ ｄ ｌ ｎ ｔ ａ ｉ ｃ ｔ ｒ ａ ｉ ｅ ｔ ｅ ｏ ｔ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｏ ｌｐ ｔ ｔ ｉ ｈ ｐ ｅ ｉｉ ｎ ｃ ｎ ｒ １ ｅ ｌ ｈ ｐ ｉ ｚ ｔ ｆｔ ｏ ａ ｈ ｗｉｈ ｈ ｇ ｒ ｃ ｓｏ ｏ ｔｏ ． ｚ ｍ ｏ
Ａｂｓ ｒ ｃ ： ｉｈ ｔ ｅ ｄ ｓ ｄ ａ ｔ ｇ ｓ ｏ ａ ｇ ｏ ｕ ｅ ｈ ｇ ｒ ｃ ｎ ｏ ｒ ｓ ａ ｉｉｙ ｆ ｒ ＮＣ ｒｌｉ ｇ ｍ ａ ｈ ｎ ｏ ｔｏ ｙ ｔ ｍ ， ｈ ｔ ａ ｔ Ｗ ｔ ｈ ｉ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ｆｌ ｒ ｅ ｖ ｌ ｍ ， ｉ ｈ ｐ ｉ ｅ ａ ｄ ｐ ｏ ｔ ｂ ｌｔ ｏ ｄ ｉｌｎ ｃ ｉ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｓ ｅ ｔｅ
基于DSP的嵌入式运动控制器设计与优化
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grbl原理
grbl原理Grbl是一个基于Arduino/AVR328芯片的嵌入式G代码编译和运动控制器。
它的工作原理如下：1、G代码解析：Grbl通过解析G代码文件来理解机器人的运动轨迹和操作。
G代码是一种通用的数控编程语言，用于控制机床和其他机器人设备。
Grbl将收到的G代码翻译成相应的运动指令，以便控制机器人运动。
2、运动规划：Grbl使用前瞻性运动规划算法来计算机器人的运动轨迹。
这个算法考虑了机器人的当前位置、目标位置、速度和加速度等因素，以实现平滑的运动轨迹和精确的位置控制。
3、控制器：Grbl的核心是一个高效的微控制器，通常是Atmega328型芯片。
该芯片通过优化C代码来实现精确的异步运动控制和定时器操作。
控制器通过调节脉冲宽度调制（PWM）信号来控制步进电机和其他执行器的速度和位置。
4、输入/输出（I/O）：Grbl通过I/O接口与外部设备通信，如限位开关、传感器、电机驱动器等。
这些设备可以通过数字输入和输出端口与Grbl交互，以便监控机器人的状态和控制其动作。
5、通信协议：Grbl支持多种通信协议，如串口通信、USB串行通信和络通信。
这些协议允许用户从外部计算机或控制器发送G代码指令到Grbl，并接收来自Grbl的运动状态和反馈信息。
6、校准和设置：为了确保精确的定位和运动控制，Grbl允许用户进行一些校准和设置操作。
例如，通过设置参考点、零点和其他参数，可以确保机器人在正确的位置开始加工操作，并保持准确的运动轨迹。
总之，Grbl的工作原理是通过解析G代码指令，利用前瞻性运动规划算法计算机器人的运动轨迹，并通过微控制器调节脉冲宽度调制信号来控制步进电机和其他执行器的速度和位置。
它还支持多种通信协议，并与外部设备进行交互，以便监控机器人的状态和控制其动作。
通过校准和设置操作，可以确保机器人精确的定位和运动控制。
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嵌 入 式 运 动 控 制 器 交 互 系统 设 计
杨 晓 花
（ 福 州 大 学 至 诚 学 院 福 建 福 州 ３ ５ ０ ０ ０ ２ ）
【 摘
要 】 本文基 于 Ａ Ｒ Ｍ 芯片 与 Ｄ Ｓ Ｐ处理 器 ， 设 计 了嵌 入 式运 动 控制 器 交 互系 统 ， 构 建 了具 有 多轨 迹运 动 控 制能
１ 引言
嵌 入 式 运 动 控 制 器 交 互 系 统 是 运 动 控 制 系 统 核 心
２ 嵌入式运动控制器设计思路 开 发 的 嵌 入 式 运 动 控 制 器 交 互 系 统 采 用 Ａ Ｐ Ｊ Ｖ ［ 与 ＤＳ Ｐ分 步设 计 ． Ａ Ｒ Ｍ 控 制板 与 Ｄ Ｓ Ｐ控 制板 通 过 １ ７ ０ 接 口实现数 据交 互 。嵌 入式 运动 控制 器交互 系统 是采用 Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ操 作 系 统设 计 操 控 平 台 ，软 件 交 互 采 用 Ｏｒ Ｉ 伍 ｍｂ ｅ ｄ ｄ ｅ ｄ可触 控 设 计 ，编 程 语 言选 择 Ｃ ＋ ＋完 成 平 台设计 ，通 过 标准 化通 信 接 口实现 与 机械 的人 机交 互 ，
Ｅ ｍｂ ｅ ｄ ｄ ｅ ｄ Ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ
Ｙ ａｎ ｇ Ｘｉ ａｏ － ｈｕ ａ
（ Ｚ ｈ ｉ ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ Ｆ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ Ｆ ｕ ｊ ｉ ａ ｎ Ｆ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕ ３ ５ ０ ０ ０ ２ ）
部分 ， 目前 实 现运 动控制 器 的方 法 主要包 括单 片 机加 微 处 理 器 、专 用 芯 片处 理 器 和 基 于 Ｐ Ｃ 总线 的 ＤＳ Ｐ或 者 Ｆ Ｐ ＧＡ处 理器 。其 中 ．单 片机加 微处 理器作 为控 制器 核
心 精 度低 、 运 行 速度 慢 ， 适 用 于对 运 动轨 迹 不 复 杂 的运
ｐ ｏｃ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｖ ｉ ａ ｆ ／ ０ ｂ ｕ ｓ ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｆ ｏ ｒ ｍ ｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｏ ｒ ｅｓ ｃ ｓ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｘ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｔ ｈ ｏｕ ｒ ｇ ｈ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ ， ｔ ｈ ｅ ｍ ｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｒ ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｏｌ ｒ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｔ ｅ
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ｍ ｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｏ ｒ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗ ｉ ｈ ｔ ｍ ｕ ｌ ｉ ｔ － ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｃ ａ ｐ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ｇ ｏ ｏ ｄ ｓ ａｌ ｃ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｗ ｈ ｉ ｌ ｅ ， Ａ Ｒ Ｍ ａ ｎ ｄ Ｄ Ｓ Ｐ － ｓ ｔ ｅ ｐ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ， ｒ ｅ ｄ ｕ ｅ ｃ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍ ｅ ｎ ｔ ｄ ｉ ｆ ｉ ｃ ｕ ｌ ｙ ｔ ， ｅ ａ ｓ ｙ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
运动 下载 指令 。系统 平 台结构 如 图 １ 所示 。
较 强 的 信息 里 能 力 ， 适 用 于 多轨 迹 运动 控 制 ， 但 是其 设
备 体 积大 ， 设 计 成本 高 。因此 ， 本 文 提 出一种 基 于 ＡＲ Ｍ 处 理 器 加 ＤＳ Ｐ处 理 器 为 核 心 的嵌 入 式 运 动 控 制 器 系 统 。该 系统具 有 多轨迹 运 动控 制能 力 和 良好 的扩展 性 ， 同时设 计 成本较 低 。
ｍ ａ ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ａ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｂ ｕ ｇ ｇ ｉ ｎ ｇ ．
【 Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ】 ｅ ｍ ｂ ｅ ｄ ｄ ｅ ｄ ； ｍ ｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ； ｉ ｎ ｔ ｅ ａ ｒ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｓ
动 控制 系统 中 ， 专 用芯 片处 理 器作 为运 动控 制器 核 心结 构 简单 ， 不具 备交 互功 能 ， 只 用 于单一 运动 控制 中 ， 基 于 Ｐ Ｃ总 线 的 ＤＳ Ｐ或者 Ｆ Ｐ ＧＡ处理 器作 为控 制器 核心 具有
人 机 交互 硬 件控 制 采 用嵌 入 式 ＡＲ Ｍ 处理器 ， ＤＳ Ｐ数 字 信 号 处理 器 和 Ｆ Ｐ ＧＡ可 编程 逻辑 门阵列 ， 完成 对机 械 的
力的交互系统架构， 优化了系统的扩展性并提出了 Ａ Ｒ Ｍ与 Ｄ Ｓ Ｐ 分步设计模式 ， 降低了开发与维护成本。同时， 建立
实现 运动 控 制的 实时 交互模 型 。 通 过状 态 检测 、 插补 等 实时 进程 实现运 动 控 制 的实 时交 互 ， 以提 高 交互 的 实 时性 与 准确 性 。 【 关键 词 】 嵌入 式 ； 运动 控制器 ； 交互 系统