【正文】 顯示設備，則初始化該類設備。將下載的源代碼解壓后，可以看到有很多的文件和目錄，其中和移植相關的文件夾有：(1) CPUCPU相關文件，其中的子目錄都是以uboot所支持的CPU為名，比如有子目錄arm920t、mips、mpc8260和nios等。在smdk2410子目錄中有makefile、。 uboot的移植過程由于uboot已經(jīng)支持了S3C2410微處理器，所以CPU目錄下的文件不需要專門去編寫，而與主控制板相關的代碼也可以參照board/smdk2410目錄中的文件進行開發(fā)。先在“ifeq ($(ARCH),arm)”這一行的下面添加“CROSS_COMPILE = /opt/host/armv4l/bin/armv4l unknownlinux” 來指定交叉編譯器的路徑；再在合適的地方添加如下兩行代碼：myboard_config : unconfig./mkconfig $(:_config=) arm arm920t myboard NULL s3c24x03. ；根據(jù)設置的FPCLK和串口波特率修改/cpu/arm920t/s3c24x0/。在本系統(tǒng)中，F(xiàn)LASH使用的是Intel的E28F128系列芯片大小為16M字節(jié)。此時，將主控制板的串口0與電腦相連，重新啟動開發(fā)板，就可以通過串口看到uboot的啟動信息了，如圖33所示。由于像 ARM 這樣的嵌入式 CPU 通常都是在統(tǒng)一的地址空間中尋址 Flash 等固態(tài)存儲設備的，因此從 Flash 上讀取數(shù)據(jù)與從 RAM 單元中讀取數(shù)據(jù)并沒有什么不同，用一個簡單的循環(huán)就可以完成從 Flash 設備上拷貝映像的工作。每個標記由標識被傳遞參數(shù)的 tag_header 結構以及隨后的參數(shù)值數(shù)據(jù)結構來組成。我們用這樣一個命令行參數(shù)字符串console=ttyS0,115200n8來通知內核以 ttyS0 作為控制臺，且串口采用 115200bps、無奇偶校驗、8位數(shù)據(jù)位這樣的設置。 Linux內核的移植Linux系統(tǒng)能支持如此多平臺的部分原因是因為內核把源程序代碼清晰的劃分為體系結構無關部分和體系結構相關部分[41]。(2) /drivers包含了內核中所有的設備驅動程序。比如asmarm是arm平臺需要的庫文件。(7) /kernel包含了主內核代碼。實際上，在開源社區(qū)中已經(jīng)有很多人做過針對ARM架構處理器的移植工作，其中最有影響力的是由Russell King領導的ARMLinux[42]。此時主要的工作，就是根據(jù)需要對內核進行裁剪和編譯：(1) 修改Linux源代碼根目錄下的makefile，指定目標板處理器類型，即“ARCH=arm” ，并指定交叉編譯器的路徑“CROSS_COMPILE = /opt/host/armv4l/bin/armv4lunknownlinux” ；(2) 配置內核：make menuconfig；(3) 創(chuàng)建內核依賴關系：make dep；(4) 創(chuàng)建內核鏡像文件：make zImage；(5) 創(chuàng)建內核模塊：make modulesmake，modules_install。這些接口完全隱藏了設備的工作細節(jié)。這種模塊化的特點使得Linux驅動程序的編寫非常簡單，因此內核驅動程序的數(shù)目也迅速增長，目前已有成百上千的驅動程序可用。一般來說，Linux的設備驅動程序需要完成如下功能：（1） 設備初始化、釋放；（2） 提供各類設備服務；（3） 負責內核和設備之間的數(shù)據(jù)交換；（4） 檢測和處理設備工作過程中出現(xiàn)的錯誤。（3） USB設備類驅動：是最終與應用程序交互的軟件模塊，其主要實現(xiàn)的功能有：訪問特定的USB設備、為應用程序提供訪問接口等。本系統(tǒng)使用了兩個USB設備，即USB無線網(wǎng)卡和USB攝像頭。目前，該項目對基于Intersil Prism Prism3 芯片的PCMCIA、PCI和 USB無線網(wǎng)卡的支持比較好。1) 。其中“ssid=sensorrobot”是無線路由器的ID，“authtype=opensystem”表示沒有安全密碼設置。本系統(tǒng)將無線網(wǎng)卡的這些配置操作添加到/usr/etc/（Linux系統(tǒng)的啟動腳本）中，這樣就可以實現(xiàn)開機自動加載驅動。攝像頭屬于視頻類設備。Linux本身集成了基于ov511芯片的攝像頭驅動。具體的移植過程如下：1) 打補丁。進行相應的修改即可。此時，在主控制板的USB HOST2口插入攝像頭，在主控制板的控制臺執(zhí)行“insmod /application/”，即可以看到攝像頭被成功驅動的信息，如圖36所示。目前，大多數(shù)機器人的這兩個部分是作為兩個獨立單元來實現(xiàn)的，即一塊運動驅動板控制電機，一塊傳感器采集板完成信號的采集。為實現(xiàn)這些底層操作對上層的封裝，系統(tǒng)為其定義了一套命令接口。轉速的大小則由每個周期中高電平持續(xù)時間的長短決定：當高電平持續(xù)時間為1ms時，電機順時針轉動最快；當高電平持續(xù)時間為2ms時，電機逆時針轉動最快；，電機停止轉動。在該函數(shù)中，要根據(jù)傳入的參數(shù)來修改速度緩存區(qū)中對應通道的速度值，若是第一次調用該函數(shù)，還需初始化定時器3，如設置定時器工作模式，中斷使能等。電子羅盤能提供機器人的方位信息，其輸出的數(shù)據(jù)格式為一組連續(xù)的方波信號，因此采用捕獲方式來采集該數(shù)據(jù)；超聲波傳感器可以用來檢測機器人周圍是否有障礙物及障礙物的距離，其輸出的數(shù)據(jù)格式也是一組連續(xù)的方波信號，因此也采用捕獲方式來采集該數(shù)據(jù)；光敏傳感器能測量環(huán)境中光的強度，其輸出是模擬信號，因此采用A/D轉換來采集該傳感器的信息；碰撞開關能檢測機器人是否碰到了物體，其輸出格式為二進制值，即在39。中變化，因此采用數(shù)字接口來檢測該傳感器的值。 行為控制行為控制以機器人的運動控制和傳感器信息采集為基礎，能完成某個具體的動作。 // 13通道接的是電子羅盤currentangle=sensor_buf[13]。 if((destangle359)amp。 motor(4,170)。(currentangle=(destangle360))) currentangle =currentangle +360。 while(1) { sensor(6,13)。以下是右轉指定角度的代碼片斷：void mand_right(unsigned int turnangle){ int destangle,currentangle。其中mand_h代表傳感器的類型；mand_l代表該傳感器所在的傳感器通道號。和39。圖41是該部分控制的程序流程圖。這一部分主要由電機控制函數(shù)motor(channel ,speed)和定時器3的中斷處理函數(shù)來完成。當上位機有數(shù)據(jù)到達時，首先判斷其是高級控制命令，還是狀態(tài)信息查詢、停止運行或繼續(xù)運行，若是狀態(tài)信息查詢，則直接將保存在緩沖區(qū)中機器人狀態(tài)信息發(fā)送回上位機；若是停止運行命令，則需要停止定時器3的運行，并將其中斷關掉，這樣電機的控制信號就能停止輸出，從而使電機停止轉動；若是繼續(xù)運行命令，則只需重新啟動定時器3，并將其中斷使能；若是高級控制命令，則需將接收模式標志置1，準備接收二級命令，當三個字節(jié)接收完畢后，要將接收模式標志置0，然后根據(jù)二級命令的數(shù)值調用相應的處理函數(shù)，當處理函數(shù)執(zhí)行完畢時，需向上位機返回一個命令執(zhí)行完畢標志。另外，本系統(tǒng)還通過一個支持Zigbee協(xié)議[47]的無線通訊模塊接入到布置在環(huán)境中的無線傳感網(wǎng)絡中，極大拓展了機器人對環(huán)境的感知能力，并為無線傳感器網(wǎng)絡與移動機器人的協(xié)作性研究提供了可能。文中詳細說明了在移植過程中筆者遇到的問題及相應的解決方法。進入內核源代碼樹的根目錄，執(zhí)行“make menuconfig”，首先*選擇Multimedia device下的Video for linux，然后在usb support目錄下*選擇support for usb，M選擇SPCA5XX這一項，保存退出；再執(zhí)行“make dep；make zImage；make modules” ，就會在/driver/usb/,。此時會有錯誤出現(xiàn)。這些驅動有專門針對嵌入式系統(tǒng)進行優(yōu)化的版本，另外，還提供了與驅動程序相配合的視頻流服務/播放器。這個標準定義了一套接口，內核、驅動、應用程序以這個接口為標準進行交流。圖35 無線網(wǎng)卡啟動信息 USB攝像頭驅動程序移植USB攝像頭以其良好的性能和低廉的價格得到廣泛應用。設置無線網(wǎng)卡的IP地址。3) 執(zhí)行“wlanctlng wlan0 lnxreq_ifstate ifstate=enable”。具體的步驟如下：(1) 執(zhí)行make config，選擇for usb，指定Linux的源代碼所在路徑（在編譯過程中會用到內核的一些文件），指定交叉編譯器路徑； (2) 執(zhí)行make進行編譯。 USB無線網(wǎng)卡驅動程序移植在Linux下驅動USB無線網(wǎng)卡，除了按常規(guī)的做法進行代碼開發(fā)外（工作量非常大），還可以使用以下兩種途徑：1. ndiswrapper[44]ndiswrapper通過在Linux平臺上虛擬windows的api，然后用windows下的驅動程序來驅動網(wǎng)卡。Linux定義了通用的數(shù)據(jù)結構URB用來在USB設備類驅動和USBD，USBD和HCD間進行數(shù)據(jù)傳輸。Linux USB主機驅動由三部分組成：（1） USB主機控制器驅動（HCD）：是USB主機驅動程序中直接與硬件交互的軟件模塊，其主要功能有：主機控制器硬件初始化；為USBD層提供相應的接口函數(shù)；提供根HUB(ROOT HUB)設備配置、控制功能；完成4種類型的數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。塊設備驅動程序和字符設備驅動程序的主要區(qū)別是：在對字符設備發(fā)出讀寫請求時，實際的硬件I/O一般緊接著就發(fā)生了，塊設備則不然，它利用一塊系統(tǒng)內存作為緩沖區(qū)，當用戶進程對設備請求能滿足用戶的要求時，就返回請求的數(shù)據(jù)，如果不能就調用請求函數(shù)來進行實際的I/O操作。將這些調用映射到作用于實際硬件的設備特有操作上，則是設備驅動程序的任務。圖34是移植的Linux系統(tǒng)啟動時的畫面。這其中已經(jīng)包括了基于S3C2410處理器的計算設備。(9) /net包含了和網(wǎng)絡相關的代碼。這是研究核心如何工作的好起點。(4) /include包含了建立內核代碼時所需的大部分庫文件，這個模塊利用其他模塊重建內核。移植工作的重點就是移植arch目錄下的文件。調用 Linux 內核的方法是直接跳轉到內核的第一條指令處，即執(zhí)行“theKernel (0, bdbi_arch_number, bdbi_boot_params)”。3. 設置命令行參數(shù)。Linux 以后的內核都期望以標記列表(tagged list)的形式來傳遞啟動參數(shù)。這部分工作主要是由/lib_arm/，可以在已有的文件基礎上根據(jù)控制板參數(shù)進行適當?shù)男薷募纯伞?. 實現(xiàn)網(wǎng)口芯片DM9000的驅動，主要是在drivers/ ， 主要包括以下函數(shù)：int eth_init (bd_t *bd)，初始化網(wǎng)絡設備； void eth_halt (void)，關閉網(wǎng)絡設備； int eth_send (volatile void *packet，int len)，發(fā)送數(shù)據(jù)包； int eth_rx (void) 接收數(shù)據(jù)包；最后在drivers/。5. 根據(jù)主控制板存儲設備的配置情況，修改/board/myboard/ ，設置各個bank的控制器參數(shù)，如SDRAM的刷新頻率、數(shù)據(jù)位寬度等。在include/configs/。(3) lib_armARM體系結構下的相關實現(xiàn)代碼，、。其中，、設置指令Cache和數(shù)據(jù)Cache等；，比如快速中斷、開關中斷、時鐘中斷、軟件中斷、預取中止和未定義指令等；，它主要是設置系統(tǒng)堆棧和工作方式，為進入C程序奠定基礎；s3c24x0和at91rm9200等子目錄下的文件則是對那些集成了arm920t核的微處理器相關的代碼，、。(7) 進入命令循環(huán)，接受用戶從串口輸入的命令，然后進行相應的工作。(3) 初始化系統(tǒng)內存分配函數(shù)。(6) 初始化堆棧。(2) 設置異常向量(Exception Vector)。 uboot啟動流程uboot可以分為stage1和stage2兩大部分。它可對PowerPC、MPC、ARM、MIPS、X86等架構的處理器提供支持，支持的嵌入式操作系統(tǒng)有Linux、VxWorks、NetBSD、QNX、LynxOS等，主要用來開發(fā)嵌入式系統(tǒng)初始化代碼Bootloader。Bootloader代碼與CPU芯片的內核結構、具體型號、應用系統(tǒng)的配置及使用的操作系統(tǒng)等因素有關，其功能類似于PC機的BIOS程序。 最后，退出setup，執(zhí)行如下命令以啟動TFTP服務： service xinetd restart 在具體的開發(fā)過程中，宿主PC 機上運行mini 作為目標板的顯示終端，在目標板上通過NFS (網(wǎng)絡文件系統(tǒng)) 來mount宿主機硬盤，讓應用程序直接運行在目標板上進行調試。GNU交叉編譯器選擇的是armv4lunknownlinuxgcc。 開發(fā)時使用宿主機上的交叉編譯、匯編及連接工具形成能在目標板上執(zhí)行的二進制代碼，然后把可執(zhí)行文件下載到目標機上運行[37]。 嵌入式Linux系統(tǒng)的開發(fā)模式絕大多數(shù)的Linux 軟件開發(fā)都是以native 方式進行的，即本機開發(fā)、調試，本機運行的方式。嵌入式Linux系統(tǒng)支持各種標準的通訊協(xié)議，能為服務器提供完備的網(wǎng)絡環(huán)境。 本章小結本章首先介紹了幾種常見的機器人遠程控制架構；然后針對機器人小型化和群體化的發(fā)展趨勢，設計了一個基于嵌入式Linux的移動機器人運程控制系統(tǒng)架構，并對架構中的各個部分的設計思想進行了分析。無線傳感器網(wǎng)絡能對環(huán)境進行大范圍的、連續(xù)的監(jiān)測，可以彌補機器人感知能力的不足。這款芯片接口豐富，性價比高，