【正文】 情況，發(fā)送指令，Xavier接受指令后可以在樓內(nèi)各層房間進行簡單的文件傳送，敲門，說話等活動。該項目設(shè)計了三個WEB接口用于控制向?qū)C器人以及它和人群的互動。目前，嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品的研制和應(yīng)用已經(jīng)成為我國信息化帶動工業(yè)化、工業(yè)化促進信息化發(fā)展的新的國民經(jīng)濟增長點。這已逐漸成為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的一個發(fā)展方向。3. WinCEWinCE是Microsoft公司推出的嵌入式操作系統(tǒng)，支持眾多的硬件平臺，其最主要的特點是擁有與桌面型Windows系列一致的程序開發(fā)界面。國內(nèi)也有不少的單位在Linux方面做了卓有成效的工作，如中科紅旗、拓林思等。且商業(yè)操作系統(tǒng)下建立一個開發(fā)工具鏈，除了要為操作系統(tǒng)本身付費之外，還要為組成工具鏈的應(yīng)用軟件工具包支付大量的使用費用。移植到新微處理器ARM家族的Linux內(nèi)核運行起來也非常穩(wěn)定。本文主要研究如何將移動機器人與Internet結(jié)合，構(gòu)建一個易于移植、可擴展、開放的、可重構(gòu)的系統(tǒng)控制框架。主要包括機器人運動控制的實現(xiàn)、內(nèi)部傳感器信息的獲取、攝像頭圖像采集，以及同上位機的通訊接口設(shè)計等。在C/S模式中，客戶端需要操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、客戶機軟件和應(yīng)用軟件等幾層軟件，而在服務(wù)器端只有單純的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。Telerobot 的Internet 服務(wù)器由三部分組成：Web 服務(wù)程序、用戶數(shù)據(jù)庫和Winsock 通訊程序，是一臺擁有靜態(tài)IP 地址的服務(wù)器；它在Windows NT4. 0 下運行Apache 3. 12 HTTP 服務(wù)程序。網(wǎng)絡(luò)攝像頭圖像服務(wù)器本地PCInternet遠端用戶HTTP服務(wù)器無線通訊Pioneer 2移動機器人圖22 基于B/S模式的多機器人遠程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如上文所述，現(xiàn)有移動機器人的遠程控制系統(tǒng)采用專門的工控PC機作為機器人的控制服務(wù)器，并與機器人本體分離。多個機器人間則也可通過網(wǎng)絡(luò)控制服務(wù)進行通訊，實現(xiàn)信息共享。 機器人運動控制與傳感信息采集機器人運動控制與傳感信息采集主要完成對移動機器人驅(qū)動電機的控制、圖像信息采集，以及內(nèi)部傳感器（指機器人自身攜帶的各式傳感器，如超聲波傳感器、電子羅盤和光敏傳感器等）信息的獲取。同時提供這兩種服務(wù)，融合了C/S模式的高度靈活性和B/S模式的簡單、便捷性。ARM920T處理器核實現(xiàn)了內(nèi)存管理功能（MMU），AMBA BUS和Harvard高速緩沖體系結(jié)構(gòu)。USB HOST1USB HOST2JTAG以太網(wǎng)口電 源串口2串口1串口0FLASHSDRAMS3C2410主控制芯片圖25 主控制板硬件框圖 運動控制與內(nèi)部傳感單元系統(tǒng)將機器人的運動控制與一內(nèi)部傳感器信息采集集成在一塊控制板中。運動控制與內(nèi)部傳感單元與主控制板通過串口連接，并使用自定義的一套命令接口進行通訊，實現(xiàn)底層硬件操作的封裝。武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第3章 機器人控制系統(tǒng)平臺構(gòu)建隨著嵌入式處理器不斷發(fā)展，以及嵌入式軟件的不斷進步，嵌入式設(shè)備的計算能力和功能得到了極大的提升。通常的嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)采用一種交叉編譯調(diào)試的方式。 宿主機目標(biāo)板網(wǎng)線串口線HUB網(wǎng)線圖31 宿主機和目標(biāo)板連接示意圖另外，還需在宿主機上配置NFS服務(wù)TFTP服務(wù)：(1) NFS服務(wù)的配置： 首先必須關(guān)閉Linux系統(tǒng)的防火墻，然后在REDHAT LINUX PC機上shell提示符[root….]中執(zhí)行setup，彈出菜單界面后, 選中System services，回車進入系統(tǒng)服務(wù)選項菜單，在其中選中 [*]nfs ，然后退出setup界面返回到命令提示符下，執(zhí)行vim /etc/exports ，將這個默認的空文件修改為只有如下一行內(nèi)容： / (rw) //即根目錄可讀寫，/和(rw)之間要留空格 然后保存退出（:wq），再執(zhí)行/etc/。嵌入式Linux系統(tǒng)中常用的Bootloader有armboot、redboot、blob、uboot等。，它用匯編語言寫成，主要完成以下幾部分工作：(1) 定義入口。stage2代碼使用C語言編寫,lib_arm/( )是整個啟動代碼中C語言的主函數(shù)，該函數(shù)主要完成如下操作：(1) 調(diào)用一系列的初始化函數(shù)。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(guān)的文件夾有：(1) CPUCPU相關(guān)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。 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(guān)的代碼也可以參照board/smdk2410目錄中的文件進行開發(fā)。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)。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(shè)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(shè)備上拷貝映像的工作。我們用這樣一個命令行參數(shù)字符串console=ttyS0,115200n8來通知內(nèi)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(shè)置。(2) /drivers包含了內(nèi)核中所有的設(shè)備驅(qū)動程序。(7) /kernel包含了主內(nèi)核代碼。此時主要的工作，就是根據(jù)需要對內(nèi)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(biāo)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(nèi)核：make menuconfig；(3) 創(chuàng)建內(nèi)核依賴關(guān)系：make dep；(4) 創(chuàng)建內(nèi)核鏡像文件：make zImage；(5) 創(chuàng)建內(nèi)核模塊：make modulesmake，modules_install。這種模塊化的特點使得Linux驅(qū)動程序的編寫非常簡單，因此內(nèi)核驅(qū)動程序的數(shù)目也迅速增長，目前已有成百上千的驅(qū)動程序可用。（3） USB設(shè)備類驅(qū)動：是最終與應(yīng)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(shè)備、為應(yīng)用程序提供訪問接口等。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。其中“ssid=sensorrobot”是無線路由器的ID，“authtype=opensystem”表示沒有安全密碼設(shè)置。攝像頭屬于視頻類設(shè)備。具體的移植過程如下：1) 打補丁。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(qū)動的信息，如圖36所示。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。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(yīng)通道的速度值，若是第一次調(diào)用該函數(shù)，還需初始化定時器3，如設(shè)置定時器工作模式，中斷使能等。中變化，因此采用數(shù)字接口來檢測該傳感器的值。 // 13通道接的是電子羅盤currentangle=sensor_buf[13]。 motor(4,170)。 while(1) { sensor(6,13)。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。圖41是該部分控制的程序流程圖。當(dāng)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(guān)掉，這樣電機的控制信號就能停止輸出，從而使電機停止轉(zhuǎn)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(biāo)志置1，準備接收二級命令，當(dāng)三個字節(jié)接收完畢后，要將接收模式標(biāo)志置0，然后根據(jù)二級命令的數(shù)值調(diào)用相應(yīng)的處理函數(shù)，當(dāng)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(biāo)志。文中詳細說明了在移植過程中筆者遇到的問題及相應(yīng)的解決方法。此時會有錯誤出現(xiàn)。這個標(biāo)準定義了一套接口，內(nèi)核、驅(qū)動、應(yīng)用程序以這個接口為標(biāo)準進行交流。設(shè)置無線網(wǎng)卡的IP地址。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(nèi)核的一些文件），指定交叉編譯器路徑； (2) 執(zhí)行make進行編譯。Linux定義了通用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)URB用來在USB設(shè)備類驅(qū)動和USBD，USBD和HCD間進行數(shù)據(jù)傳輸。塊設(shè)備驅(qū)動程序和字符設(shè)備驅(qū)動程序的主要區(qū)別是：在對字符設(shè)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(shè)備則不然，它利用一塊系統(tǒng)內(nèi)存作為緩沖區(qū)，當(dāng)用戶進程對設(shè)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(diào)用請求函數(shù)來進行實際的I/O操作。圖34是移植的Linux系統(tǒng)啟動時的畫面。(9) /net包含了和網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的代碼。(4) /include包含了建立內(nèi)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(nèi)核。調(diào)用 Linux 內(nèi)核的方法是直接跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核的第一條指令處，即執(zhí)行“theKernel (0, bdbi_arch_number, bdbi_boot_params)”。Linux 以后的內(nèi)核都期望以標(biāo)記列表(tagged list)的形式來傳遞啟動參數(shù)。7. 實現(xiàn)網(wǎng)口芯片DM9000的驅(qū)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(luò)設(shè)備； void eth_halt (void)，關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)設(shè)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/。在include/configs/。其中，、設(shè)置指令Cache和數(shù)據(jù)Cache等；，比如快速中斷、開關(guān)中斷、時鐘中斷、軟件中斷、預(yù)取中止和未定義指令等；，它主要是設(shè)置系統(tǒng)堆棧和工作方式，為進入C程序奠定基礎(chǔ)；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(guān)的代碼，、。(3) 初始化系統(tǒng)內(nèi)存分配函數(shù)。(2) 設(shè)置異常向量(Exception Vector)。它可對PowerPC、MPC、ARM、MIPS、X86等架構(gòu)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。 最后，退出setup，執(zhí)行如下命令以啟動TFTP服務(wù)： 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(biāo)板的顯示終端，在目標(biāo)板上通過NFS (網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)) 來mount宿主機硬盤，讓應(yīng)用程序直接運行在目標(biāo)板上進行調(diào)試。 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(biāo)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(biāo)機上運行[37]。嵌入式Linux系統(tǒng)支持各種標(biāo)準的通訊協(xié)議，能為服務(wù)器提供完備的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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。PIC系列單片機是由Microchip公司開發(fā)的微控制器，其突出的特點是低功耗，非常適用于各種低功率要求的應(yīng)用。S3C2410處理器集成的外圍器件主要有外部存儲控制器(SDRAM控制和片選邏輯)、 LCD控制器(最大支持4K色STN和256K色TFT)、3通道UART和兩通道SPI、2個USB主機端口和1個USB設(shè)備端口() 、117個通用I/O口和24通道外部中斷源、觸摸屏接口等。 客戶端客戶端，即用戶的操作平臺，可以由一臺聯(lián)網(wǎng)的PC機，或任何具備上網(wǎng)功能的PDA、智能手機等嵌入式終端來實現(xiàn)。為適應(yīng)小型移動機器人的要求，系統(tǒng)在實現(xiàn)過程中，將內(nèi)部傳感器信息的采集和機器人運動控制合成在一塊控制板上，這樣不斷可以滿足一般的運動控制和傳感信息采集，還可以將一些簡單的行為控制（如轉(zhuǎn)向、尋光等）放到該塊控制板上完成，提高了機器人控制的效率，以及靈活性。 機器人控制系統(tǒng)平臺隨著嵌入式處理器不斷發(fā)展，以及嵌入式軟件的不斷進步，嵌入式設(shè)備的計算能力和功能得到了極大的提升。隨著集成電路技術(shù)和軟件業(yè)的飛速發(fā)展，實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)直接接入Internet 已經(jīng)變?yōu)榭赡?。這種兩層服務(wù)器結(jié)構(gòu)可以很好地分離網(wǎng)絡(luò)信息處理部分和機器人硬件控制部分，提高了系統(tǒng)的安全性和靈活性。B/S模式簡化了客戶端軟件，只需要安裝上瀏覽器作為客戶端應(yīng)用的運作平臺，而將所有的開發(fā)、維護和升級工作集中在服務(wù)器端。主要包括機器人網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的設(shè)計與實現(xiàn)、嵌入式Web服務(wù)器及CGI控制程序、基于網(wǎng)頁的傳感信息與圖像信息的發(fā)布等。論文的主要研究內(nèi)容如下： (1) 怎樣構(gòu)建一個基于嵌入式系統(tǒng)的、開放的、可擴展的機器人控制系統(tǒng)平臺；(2) 如何實現(xiàn)移動機器人的運動控制與傳感器信息的采集，以及底層硬件對上層控制器的封裝；(3) 如何實現(xiàn)機器人與Internet的通訊，以及通訊接口的標(biāo)準化；(4) 怎樣實現(xiàn)機器人的遠程監(jiān)控系統(tǒng)。一般開發(fā)嵌入式操作系統(tǒng)的程序調(diào)試和跟蹤都是使用仿真器來實現(xiàn)的，而使用Linux系統(tǒng)做原型的時候，可以饒過這個障礙，直接使用內(nèi)核調(diào)試器來做操作系統(tǒng)的內(nèi)核調(diào)試和查錯。Linux下有同樣遵循GPL規(guī)定的C，C++，Java等一系列的軟件工具開發(fā)包，從功能角度