【正文】 本小節(jié)分 6小點講述 整個 系統(tǒng)軟件 設(shè)計的流程。 復(fù)用 STM32 的外設(shè) SPI2，通過 Lis_CS 片選線實現(xiàn)這一模式。根據(jù)角速度的正負可以判斷手勢移動的方向，而角速度的大小對時間求倒數(shù)就是手移動的角度，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 中下載的語音數(shù)據(jù)相對應(yīng)與WT588D VoiceChip 上位機下載時所選擇的并行模式，該模式下，語音地址的A0~A7 在觸發(fā)信號 SBT 為低電平時鎖存，語音芯片從該地址段讀取 上位機所下載的語音數(shù)據(jù)，并經(jīng)過內(nèi)部 DSP 處理，輸出 PWM，驅(qū)動揚聲器。 STC 單片機 P53 口作為 MAX232 芯片工作啟動開關(guān)。模塊電源電路 如 圖 311 所示 。 NRF 無線模塊的 應(yīng)用接口圖 如圖 312。 車載主機電源 電路 如 圖 310， 手持主機電源如圖 311， GNDR10VSSAC7VDDA+C3470ufL110uHL210uHC1C4+C2100ufC5+C6100uf+C8100ufSW1SWVIN1GND2VOUT3U1L7805GND1Vout2Vin3U2VCC1GND2PowerPOWER 圖 36 車載主機 電源電路 V+4PROG5BAT3GND2/CHRG1U3SGM4054R18GNDD1DiodeGND1Vout2Vin3Vout4U2+B1BATTRYGNDR1710KC17C14L310uHL110uH3V3GNDC11VDDAVSSAL210uHL410uHC12C13VREF+VREFR1610K3V3GNDDS6LEDDS5LEDC16100ufC18100ufVINFB110uH5VC15100uf500mA500mASW1SWSPST 圖 37 手持主機電源電路 浙江萬里學院本科畢業(yè)論文 13 NRF24L01 無線模塊設(shè)計與實現(xiàn) 無線模塊 采用 NORDIC 公司的 NRF24L01， 工作于 ISM 頻段， 無線收發(fā)器包括：頻率發(fā)生器、增強型“ 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） 微處理器啟動方式 模式電路， BOOT0 和 BOOT1 的電平高低的不同，微處理器運行程序的地址不同。 微處理器系統(tǒng) 為節(jié)約開發(fā)時間 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 位標準 RISC （精簡指令集）處理器，其性能遠高于 51 系列單片機，并且代碼執(zhí)行效率高，開發(fā)過程簡潔，工作頻率為 72MHz，內(nèi)置高達 128K 字節(jié)的 Flash 存儲器和 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，軟件同時開發(fā)有點難度， 所以按模塊化編寫與調(diào)試，保證每個模塊功能的完整性。 手持主機 硬件設(shè)計方案 手持主 機 硬件設(shè)計如 圖 23 所示 。選擇該模式時，智能車運行時具有自主避障的功能，遇到障礙物時選擇最優(yōu)化的路線行進。 車載 主機 接收來自 GPS 衛(wèi)星的信號，經(jīng)數(shù)據(jù)處理，獲得 智能車 的實時經(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。 從 整個系統(tǒng) 的 模塊 劃分上來看， 主要包括車載主機和 手持主機兩大主控。這兩種車輛都配備了 UBM 視覺系統(tǒng)。在亞洲，日本于 1996 年成立了高速公路先進巡航 /輔助駕駛研究會，主要目的是研究自動車輛導(dǎo)航的方法，促進日本智能車輛技術(shù)的整體進步。它的發(fā)展歷程大致可 分成三個階段： 第一階段 20 世紀 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 實時操作系統(tǒng) 。 系統(tǒng)分為兩部分： 車載主 機 系統(tǒng) 和手持 主 機 系統(tǒng) 。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 涉密論文按學校規(guī)定處理。 關(guān)鍵詞 ： STM32F103。 （ 2） 軍用室外自主車 由 南京理工大學、北京理工大學、浙江大學、國防科技大學、清 華大 學等國內(nèi)多所高等院校聯(lián)合研制 ，該車 配備 彩色攝像機、激光雷達、陀螺慣導(dǎo)定位等 高端 傳感器。 可以預(yù)計，我國飛速發(fā)展的經(jīng)濟實力將為智能車輛的研究提供一個更加廣闊的前景。 第二階段 從 80 年代中后期開始，世界主要發(fā)達國家對智能車輛 進行卓有成效的研究。這一階段的研究成果代表了當前國外智能車輛的主要發(fā)展方向。 日本大阪大學的研究 大阪大學的 Shirai實驗室所研制的智能小車，采用了航位推測系統(tǒng)（ Dead Reckoning System），分別利用旋轉(zhuǎn)編碼器和電位計來獲取智能小車的轉(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)生意外事件時產(chǎn)生報警信號迫使運行中的智能車停止 。 總體方案設(shè)計 本系統(tǒng)采用 手持主機控制 系統(tǒng)和 車載主 機 控制系統(tǒng) 實現(xiàn)整體的方案， 在車載主機控制系統(tǒng)中電機驅(qū)動模塊為智能車運行的基礎(chǔ)平臺，利用 GPS 為定位手段，結(jié)合語音播報模塊 傳達智能車運行狀態(tài)， 加速度碰撞保護模塊 有效的起到保護智能車運行過程中的安全，而手持模塊的信息命令主要通過 無線短距離收發(fā)模塊 處理和運 算。智能車的平穩(wěn)運行在于有一個強勁的驅(qū)動模塊， 其余模塊功能的實現(xiàn)建立在 智能車能平穩(wěn)運行的前提下。 （ 5）無線 通信 功能。 UI 界面操控的主體對象是液晶觸摸屏， 通過觸摸屏的觸摸 按鍵選擇智能車的運行模式和運行狀態(tài)。手持主機 程序 主要 實現(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。 車載主機和手持主機都 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，且價格適當，符合完成本課題的設(shè)計要求 。 圖 31 主控電路主時鐘 （ 2） RTC 時鐘， ，用于實時時鐘模塊提供時鐘信號。所以其電源效率高，最高可達 95%，減少其電能損耗。 CE1CSN2SCK3MOSI4MISO5IRQ6VDD7VSS8XC29XC110VDD_PA11ANT112ANT213VSS14VDD15IREF16VSS17VDD18DVDD19VSS20nRF24L01U1nRF24L01VDD C733nFGNDR222KR11ML33,9nHL16,8nHL2C51,5pFC61,5pFC3C4GNDGNDGNDC910nFC81nFGNDGNDC122pFC222pFGNDCECSNSCKMOSIMISOIRQVDDGNDCECSNSCKMOSIMISO12345678JP1IRQX116M天線 圖 38 NRF24L01 原理圖 ~ 頻段的信號干擾大，但是 NORDIC 公司 設(shè)計的無線模塊具很高的穩(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浙江萬里學院本科畢業(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 ， 工作模式時電流消耗大，所以要專門設(shè)計電源模塊?？刂齐娐吩?P51和 P52IO 口輸出兩個頻率都為 40KHZ、相位相反的方波，輸入 MAX232 將 TTL電平轉(zhuǎn)化成 MAX232 電平，驅(qū)動超聲波發(fā)射頭。配套 WT588D VoiceChip 上位機操作軟件可隨意更換 WT588D 語音單片機芯片的任何一種控制模式，把 語音信息下載到 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 浙江萬里學院本科畢業(yè)論文 21 碰撞保護 模塊 設(shè)計與實現(xiàn) 碰撞保護模塊實現(xiàn)原理 智能車在行駛的過程中，發(fā)生碰撞以后不及時停止，會造成車體受損，電子系統(tǒng)發(fā)生破壞，所以設(shè)計碰撞保護模塊是很必要的， 本次用到是 LIs302DL 數(shù)字加速度計，測量 X、 Y、 Z 軸的加速度值，當發(fā)生碰撞或顛簸的時候， X、 Y、 Z軸的 加速度會發(fā)生變化，根據(jù)實際的調(diào)試情況，設(shè)定加速度閾值，當運行過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 車載主 機軟件系統(tǒng) 運行 在 μ C/OSII實時操作系統(tǒng) 上 ， 將車載系統(tǒng)中各個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)建與運行 在車載主機系統(tǒng)中 將無線通信模塊、防碰撞保護模塊、語音播報模塊、 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 ，利用操作系統(tǒng)的信號量、郵箱、消息隊列、共享內(nèi)存等任務(wù)間通信手段，使每個任務(wù)按照預(yù)定設(shè)想模式運行。 VDDALIS_IN1LIS_IN2LIS_CSC3010ufC31100nfSPI2_CLKSPI2_MISOSPI2_MOSIVdd_IO1GND2RESERVE3GND4GND5Vdd6CS7IN18IN29GND10R