【正文】 本小節(jié)分 6小點(diǎn)講述 整個(gè) 系統(tǒng)軟件 設(shè)計(jì)的流程。 復(fù)用 STM32 的外設(shè) SPI2，通過(guò) Lis_CS 片選線實(shí)現(xiàn)這一模式。根據(jù)角速度的正負(fù)可以判斷手勢(shì)移動(dòng)的方向，而角速度的大小對(duì)時(shí)間求倒數(shù)就是手移動(dòng)的角度，角度的大小可以控制 智能車的速度。 液晶觸摸屏硬件實(shí)現(xiàn) ILI9320 液晶 具有 D0~D15 數(shù)據(jù) IO 口、 LCD_CS 片選線、 RS 控制或狀態(tài)選擇位、 RD 數(shù)據(jù)讀選擇位、 RW 數(shù)據(jù)寫選擇位。并行模式下 SPIFlash 中下載的語(yǔ)音數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)與WT588D VoiceChip 上位機(jī)下載時(shí)所選擇的并行模式，該模式下，語(yǔ)音地址的A0~A7 在觸發(fā)信號(hào) SBT 為低電平時(shí)鎖存，語(yǔ)音芯片從該地址段讀取 上位機(jī)所下載的語(yǔ)音數(shù)據(jù)，并經(jīng)過(guò)內(nèi)部 DSP 處理，輸出 PWM，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。 STC 單片機(jī) P53 口作為 MAX232 芯片工作啟動(dòng)開關(guān)。模塊電源電路 如 圖 311 所示 。 NRF 無(wú)線模塊的 應(yīng)用接口圖 如圖 312。 車載主機(jī)電源 電路 如 圖 310， 手持主機(jī)電源如圖 311， GNDR10VSSAC7VDDA+C3470ufL110uHL210uHC1C4+C2100ufC5+C6100uf+C8100ufSW1SWVIN1GND2VOUT3U1L7805GND1Vout2Vin3U2VCC1GND2PowerPOWER 圖 36 車載主機(jī) 電源電路 V+4PROG5BAT3GND2/CHRG1U3SGM4054R18GNDD1DiodeGND1Vout2Vin3Vout4U2+B1BATTRYGNDR1710KC17C14L310uHL110uH3V3GNDC11VDDAVSSAL210uHL410uHC12C13VREF+VREFR1610K3V3GNDDS6LEDDS5LEDC16100ufC18100ufVINFB110uH5VC15100uf500mA500mASW1SWSPST 圖 37 手持主機(jī)電源電路 浙江萬(wàn)里學(xué)院本科畢業(yè)論文 13 NRF24L01 無(wú)線模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 無(wú)線模塊 采用 NORDIC 公司的 NRF24L01， 工作于 ISM 頻段， 無(wú)線收發(fā)器包括：頻率發(fā)生器、增強(qiáng)型“ SchockBurst”模式控制器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器和解調(diào)器。 圖 34 備份電源 電路 （ 5） 微處理器啟動(dòng)方式 模式電路， BOOT0 和 BOOT1 的電平高低的不同，微處理器運(yùn)行程序的地址不同。 微處理器系統(tǒng) 為節(jié)約開發(fā)時(shí)間 和成本 ，本系統(tǒng)采用 意法半導(dǎo)體 公司提供的 32 位 嵌入式ARM 微處理器 STM32F103,，其 基于 ARMv7 M 體系結(jié)構(gòu)的 32 位標(biāo)準(zhǔn) RISC （精簡(jiǎn)指令集）處理器，其性能遠(yuǎn)高于 51 系列單片機(jī)，并且代碼執(zhí)行效率高，開發(fā)過(guò)程簡(jiǎn)潔，工作頻率為 72MHz，內(nèi)置高達(dá) 128K 字節(jié)的 Flash 存儲(chǔ)器和 20K 字節(jié)的 SRAM，具有豐富的通用 I /O 端口和外設(shè)，成本相對(duì)于同等性能的微處理器更低。本次系統(tǒng)中的所用到的模塊較多，軟件同時(shí)開發(fā)有點(diǎn)難度， 所以按模塊化編寫與調(diào)試，保證每個(gè)模塊功能的完整性。 手持主機(jī) 硬件設(shè)計(jì)方案 手持主 機(jī) 硬件設(shè)計(jì)如 圖 23 所示 。選擇該模式時(shí)，智能車運(yùn)行時(shí)具有自主避障的功能，遇到障礙物時(shí)選擇最優(yōu)化的路線行進(jìn)。 車載 主機(jī) 接收來(lái)自 GPS 衛(wèi)星的信號(hào)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理，獲得 智能車 的實(shí)時(shí)經(jīng)度、緯度位置數(shù)據(jù)。 手持模塊系統(tǒng) 由 如下 三 大部分組成： （ 1） 液晶 觸摸 系統(tǒng) ； （ 2） 無(wú)線 通信系統(tǒng) ； （ 3） 陀螺儀體感 操控系統(tǒng) 。在本文第 4 章介紹了 本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。 從 整個(gè)系統(tǒng) 的 模塊 劃分上來(lái)看， 主要包括車載主機(jī)和 手持主機(jī)兩大主控。這兩種車輛都配備了 UBM 視覺(jué)系統(tǒng)。在亞洲，日本于 1996 年成立了高速公路先進(jìn)巡航 /輔助駕駛研究會(huì)，主要目的是研究自動(dòng)車輛導(dǎo)航的方法，促進(jìn)日本智能車輛技術(shù)的整體進(jìn)步。它的發(fā)展歷程大致可 分成三個(gè)階段： 第一階段 20 世紀(jì) 50 年代是智能車輛研究的初始階段。 智能車輛研究也是智能交通系統(tǒng) ITS 的關(guān)鍵技術(shù)。 uCOSii 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 。 系統(tǒng)分為兩部分： 車載主 機(jī) 系統(tǒng) 和手持 主 機(jī) 系統(tǒng) 。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 關(guān)鍵詞 ： STM32F103。 （ 2） 軍用室外自主車 由 南京理工大學(xué)、北京理工大學(xué)、浙江大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)、清 華大 學(xué)等國(guó)內(nèi)多所高等院校聯(lián)合研制 ，該車 配備 彩色攝像機(jī)、激光雷達(dá)、陀螺慣導(dǎo)定位等 高端 傳感器。 可以預(yù)計(jì)，我國(guó)飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)實(shí)力將為智能車輛的研究提供一個(gè)更加廣闊的前景。 第二階段 從 80 年代中后期開始，世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)智能車輛 進(jìn)行卓有成效的研究。這一階段的研究成果代表了當(dāng)前國(guó)外智能車輛的主要發(fā)展方向。 日本大阪大學(xué)的研究 大阪大學(xué)的 Shirai實(shí)驗(yàn)室所研制的智能小車，采用了航位推測(cè)系統(tǒng)（ Dead Reckoning System），分別利用旋轉(zhuǎn)編碼器和電位計(jì)來(lái)獲取智能小車的轉(zhuǎn)向角，從而完成了智能小車的定位。防碰撞功 模塊在智能車發(fā)生意外事件時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)迫使運(yùn)行中的智能車停止 。 總體方案設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用 手持主機(jī)控制 系統(tǒng)和 車載主 機(jī) 控制系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)整體的方案， 在車載主機(jī)控制系統(tǒng)中電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊為智能車運(yùn)行的基礎(chǔ)平臺(tái)，利用 GPS 為定位手段，結(jié)合語(yǔ)音播報(bào)模塊 傳達(dá)智能車運(yùn)行狀態(tài)， 加速度碰撞保護(hù)模塊 有效的起到保護(hù)智能車運(yùn)行過(guò)程中的安全，而手持模塊的信息命令主要通過(guò) 無(wú)線短距離收發(fā)模塊 處理和運(yùn) 算。智能車的平穩(wěn)運(yùn)行在于有一個(gè)強(qiáng)勁的驅(qū)動(dòng)模塊， 其余模塊功能的實(shí)現(xiàn)建立在 智能車能平穩(wěn)運(yùn)行的前提下。 （ 5）無(wú)線 通信 功能。 UI 界面操控的主體對(duì)象是液晶觸摸屏， 通過(guò)觸摸屏的觸摸 按鍵選擇智能車的運(yùn)行模式和運(yùn)行狀態(tài)。手持主機(jī) 程序 主要 實(shí)現(xiàn) GPS 數(shù)據(jù)的采集、智能車模式的選擇、 智能車狀態(tài)信息的采集。 車載主機(jī)和手持主機(jī)都 是基于 ARM 公司 的 STM32 嵌入式 微處理器為核心開發(fā) ， 目前該款芯片的外設(shè)資源豐富開源代碼充足，且價(jià)格適當(dāng)，符合完成本課題的設(shè)計(jì)要求 。 圖 31 主控電路主時(shí)鐘 （ 2） RTC 時(shí)鐘， ，用于實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊提供時(shí)鐘信號(hào)。所以其電源效率高，最高可達(dá) 95%，減少其電能損耗。 CE1CSN2SCK3MOSI4MISO5IRQ6VDD7VSS8XC29XC110VDD_PA11ANT112ANT213VSS14VDD15IREF16VSS17VDD18DVDD19VSS20nRF24L01U1nRF24L01VDD C733nFGNDR222KR11ML33,9nHL16,8nHL2C51,5pFC61,5pFC3C4GNDGNDGNDC910nFC81nFGNDGNDC122pFC222pFGNDCECSNSCKMOSIMISOIRQVDDGNDCECSNSCKMOSIMISO12345678JP1IRQX116M天線 圖 38 NRF24L01 原理圖 ~ 頻段的信號(hào)干擾大，但是 NORDIC 公司 設(shè)計(jì)的無(wú)線模塊具很高的穩(wěn)定性和安全性，以 SPI 數(shù)字接口的方式提供給用戶。 SPI1_MISOSPI1_CS SPI1_CSNSPI1_IRQSPI1_SCK12345678P4Header 4X2AGND 3V33V3R3110KSPI1_MOSI浙江萬(wàn)里學(xué)院本科畢業(yè)論文 15 RXATXAGNDL3LC32R510KD4LEDVCC3V31GND2Bootselect3RXA4TXA5TXB6RXB7GPIO[14]8RF_ON9GND10GND11GND12GND13GND14GND15GND16RF_IN17GND18V_ANT_IN19VCC_RF_OUT20V_RTC_3V321RESET22GPIO[10]23GPIO[1]24GPIO[4]25GPIO[0]26GPIO[13]27GPIO[15]28PPS29GND30G1GS89VDDAGNDRTC_3V3BOOTVDDABOOTR710KD7LEDGND12GPS_RXTXHeader 2K2KEYGNDGNDRF1GSP_RF 圖 310 GS89 模塊接口圖 模塊電源電路 GS89 這款 GPS 模塊的工作電壓為 ， 工作模式時(shí)電流消耗大，所以要專門設(shè)計(jì)電源模塊?？刂齐娐吩?P51和 P52IO 口輸出兩個(gè)頻率都為 40KHZ、相位相反的方波，輸入 MAX232 將 TTL電平轉(zhuǎn)化成 MAX232 電平，驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射頭。配套 WT588D VoiceChip 上位機(jī)操作軟件可隨意更換 WT588D 語(yǔ)音單片機(jī)芯片的任何一種控制模式，把 語(yǔ)音信息下載到 外掛 SPIFlash 中即可。 WT558D32L 模塊電路圖如圖 314 所示。 圖 315 觸摸芯片連接電路圖 液晶屏和觸摸屏模塊整合在一起，通過(guò)外部數(shù)據(jù)接口與微處理器相連，液晶觸摸屏電路圖如 圖 316 所示。 SPI2_SCKSPI2_MOSISPI2_MISOL3G_CSL3G_INT1L3G_INT2GND3V310nFC27C2810KR22R10nfC30 470nfC29CAPGNDVDD_IO1SCL/SPC2SDA/SDI/SDO3SDO/SA04CS5DRDY/INT26INT7RES8RES9RES10RES11RES12GND13PLLFLIT14RES15VDD16U4L3G4200R2110K3V3 圖 317 陀螺儀體體感操作硬件電路圖 浙江萬(wàn)里學(xué)院本科畢業(yè)論文 21 碰撞保護(hù) 模塊 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 碰撞保護(hù)模塊實(shí)現(xiàn)原理 智能車在行駛的過(guò)程中，發(fā)生碰撞以后不及時(shí)停止，會(huì)造成車體受損，電子系統(tǒng)發(fā)生破壞，所以設(shè)計(jì)碰撞保護(hù)模塊是很必要的， 本次用到是 LIs302DL 數(shù)字加速度計(jì)，測(cè)量 X、 Y、 Z 軸的加速度值，當(dāng)發(fā)生碰撞或顛簸的時(shí)候， X、 Y、 Z軸的 加速度會(huì)發(fā)生變化，根據(jù)實(shí)際的調(diào)試情況，設(shè)定加速度閾值，當(dāng)運(yùn)行過(guò)程中加速度大于閾值，觸發(fā)智能車安全模式。 系統(tǒng) 軟件設(shè)計(jì) 車載主 機(jī)軟件系統(tǒng) 運(yùn)行 在 μ C/OSII實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 上 ， 將車載系統(tǒng)中各個(gè)部分功能模塊以任務(wù)的方式加入在操作系統(tǒng)中 。 二、 功能模塊的任務(wù)創(chuàng)建與運(yùn)行 在車載主機(jī)系統(tǒng)中 將無(wú)線通信模塊、防碰撞保護(hù)模塊、語(yǔ)音播報(bào)模塊、 GPS定位模塊、超聲波自主避障模塊、液晶顯示模塊劃分成六個(gè)任務(wù)，并根 據(jù)任務(wù)在程序中的優(yōu)先比重創(chuàng)建優(yōu)先級(jí) ，利用操作系統(tǒng)的信號(hào)量、郵箱、消息隊(duì)列、共享內(nèi)存等任務(wù)間通信手段，使每個(gè)任務(wù)按照預(yù)定設(shè)想模式運(yùn)行。 VDDALIS_IN1LIS_IN2LIS_CSC3010ufC31100nfSPI2_CLKSPI2_MISOSPI2_MOSIVdd_IO1GND2RESERVE3GND4GND5Vdd6CS7IN18IN29GND10R