基于ARM智能代步车控制系统设计与实现-第1章

基于ARM智能代步车控制系统设计与实现

据统计，到2050年，全球老龄人口将增加到20亿，其中发展中国家老龄人口预计是目前的四倍。老年代步车需求市场在过去几年内持续增长，年增幅在7%左右，但市场现有代步车控制系统多采用单独MCU设计，存在实时性和系统扩展性差等缺点，造成代步车功能单一，操作缺乏人性化。因此，开发采用嵌入式技术、总线技术的智能代步车控制系统，解决和改善老年代步车智能化水平低、安全隐患突出的问题，具有深远的社会意义和广阔的市场前景。

本文在研究智能代步车控制系统结构和功能的基础上，采用“控制器+处理器”主从式设计思想，根据智能代步车控制系统功能需求，对部分功能设计方案进行对比论证，包括轮毂电机驱动、代步车差速转向、远程定位等，设计基于ARM11核心主控单元和基于STM32行驶控制单元组合的智能代步车控制系统。核心主控单元和行驶控制单元通过CAN总线进行通信。具体工作有以下几个部分：

1. 调查研究市场上的智能代步车控制系统，设计智能代步车控制系统的总体方案和各个功能模块实现方案，并对方案进行分析论证。

2. 根据硬件设计总体方案进行智能代步车控制系统硬件电路设计。硬件电路设计分为两个部分：核心主控单元和行驶控制单元，其中核心主控单元包括S3C6410核心板、GPS、GPRS、USB摄像头、CAN等功能模块；行驶控制单元包括STM32最小系统、操纵杆模块、霍尔传感器模块、功率驱动模块等。

3. 根据软件设计总体方案进行智能代步车控制系统软件设计。软件设计包括对Linux系统内核驱动进行研究，裁剪订制合适的系统文件、驱动程序和开发上层应用，主要完成USB摄像头、GPS、GPRS、CAN等模块驱动程序开发，轮毂电机驱动、电枢电子换向、双电机差速、操纵杆等行驶控制模块程序开发，基于QT 编写控制系统软件界面。

4. 对智能代步车控制系统整车方案进行测试验证，验证系统设计的正确性与完整性。

关键词：老年代步车，ARM，STM32处理器，CAN，电子差速

I

第1章绪论

1.1 课题背景与意义

随着城市环境规模的日益扩大，燃油交通工具大量使用，能源价格日益上涨、交通状态越发拥堵、城市空气污染严重、人口老龄化等问题相继出现，所以选择绿色出行不但是一种环境保护的理念，而且是一种向上生活态度的体现。电动代步车便是一种绿色出行的方式，发展绿色的电动交通工具已经成为一个重要的课题。电动代步车凭借其省时、便捷、节能、环保、安全等诸多优势，成为全球诸多国家和地区极力推广的交通工具的形式之一，得到广大居民的青睐。

21世纪，人口老龄化已是全球化现象。根据联合国数据统计，从现在到2050年，老龄人口将从6亿增加到20亿，其中发展中国家老龄人口预计是现在的四倍。电动代步车需求市场在过去50年内持续增长，年增幅在7%左右。2011年，全球电动代步车市场销量突破500万辆，销售额达46亿~48亿美元[1]。

随着嵌入式技术的快速发展，嵌入式系统也在电动代步车上得到应用。嵌入式技术基于“特定”的应用场合，拥有对体积、成本、功能、可靠性、功耗等优点，在消费电子、互联网通信、工控等领域都有着举足轻重的地位。代步车控制系统是电动代步车的关键技术之一，以往代步车控制系统是单独利用MCU设计，但经过长时间的测试和使用，发现由于缺少内部I/O端口、系统时钟频率不够高，造成代步车功能单一，操作缺乏人性化[2]。目前无障碍技术的流行、全球人口老龄化进程加剧以及老年人对生活质量需求提高，开发一款方便老年人、残障人士参与社会活动的智能代步车控制系统，具有深远的社会意义和广阔的市场前景。

基于以上需求，研究设计一种智能化程度高，满足我国老龄化社会节能、环保、安全的交通工具需求的智能代步车控制系统有广阔的市场前景。智能代步车代替汽车出行，减少了尾气排放，缓解拥堵的城市交通现状，符合人们一直大力倡导的绿色出行、低碳生活的理念。

2