【正文】 I 協(xié)議訪問 Flash，將 A0~A7 所對應(yīng)的數(shù)據(jù)將 Flash 地址中的數(shù)據(jù)讀出。是所有電阻屏及電容屏的主要材料。利用 STM32 的外部 SPI2 的 SCK、MOSI、MISO、CS 四線模式，并且輸出兩個數(shù)字線（中斷和 Dataready），可以通過配置 L3G4200D 內(nèi)部的寄存器設(shè)置中斷模式和中斷的邊沿。VDALIS_NC30ufnPKMOdGRE456789/U圖 318 碰撞保護模塊硬件電路圖浙江萬里學院本科畢業(yè)論文 23 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計整個系統(tǒng)由車載主機系統(tǒng)和手持主機系統(tǒng)組成，其中以車載主機系統(tǒng)作為從機，手持主機系統(tǒng)為主機，完成整個智能車的控制。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)按照預定設(shè)想模式運行。超聲波避障啟動舵機轉(zhuǎn)動取 5 個方向距離微處理器數(shù)據(jù)處理選擇最優(yōu)路線智能車行駛圖42 超聲波避障流程圖浙江萬里學院本科畢業(yè)論文 25 GPS 信息處理程序串口作為與外界信息互通的重要手段，在程序調(diào)試的時候經(jīng)常使用。 //緯度unsigned char long_ew。0x30還原 ASCII還原字符。程序能夠依據(jù)算法來控制智能車的運行。UI 界面包括體感操作模式選擇、超聲波自主避障模式選擇、液晶觸控模式選擇、GPS數(shù)據(jù)和智能車狀態(tài)采集模式。 液晶觸摸屏顯示調(diào)試手持主機系統(tǒng)和車載主機系統(tǒng)都具有液晶屏顯示功能，用FSMC系統(tǒng)總線方式驅(qū)動。啟動電源看到車載主機系統(tǒng)和手持主機系統(tǒng)界面顯示如圖51和52所示。液晶觸摸程序設(shè)計流程圖如圖46所示。用一種算法結(jié)合輸入的數(shù)據(jù)判斷出方浙江萬里學院本科畢業(yè)論文 27 向性。浙江萬里學院本科畢業(yè)論文 26 G P S 數(shù)據(jù)采集開始串口設(shè)備打開中斷接收開讀取當前串口緩沖區(qū)內(nèi)容提取經(jīng)緯度海拔時間轉(zhuǎn)換提取數(shù)據(jù)的格式保存數(shù)據(jù)供函數(shù)調(diào)用圖 43 GPS信息處理流程圖 無線模塊程序設(shè)計，具有收發(fā)一體的功能，軟件設(shè)計分為接收程序和發(fā)送程序。 //經(jīng)度unsigned char altitude[6]。以下內(nèi)容為GPS協(xié)議所規(guī)定的GPS 模塊上傳信息：$GPGGA,N,E,0,00,M,M,0000*4E$GPRMC,V,N,E,280908,N*70$GPVTG,T,M,N,K,N*2C$GPGGA,N,E,0,00,M,M,0000*41$GPRMC,V,N,E,280908,N*7F$GPVTG,T,M,N,K,N*2C$GPGGA,N,E,0,00,M,M,0000*40$GPRMC,V,N,E,280908,N*7E我們可以看到，GPS信息是周期性出現(xiàn)，按照設(shè)定好的波特率每秒上傳信息。手持主機系統(tǒng)占主導作用，車載主機初始化完畢等待手持主機系統(tǒng)通過無線通信發(fā)送的指令和信息，車載主機系統(tǒng)依據(jù)命令格式的不同，做出不同的軌跡調(diào)整。 系統(tǒng)軟件設(shè)計車載主機軟件系統(tǒng)運行在μC/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。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 22 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。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。WT558D32L 模塊電路圖如圖 314 所示。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?？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。[]8F_9USHadrY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。 CE1SN2K3MOI45RQ6VD78X90_PATFnLUG,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。所以其電源效率高，最高可達 95%，減少其電能損耗。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。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。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。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)。（5）無線通信功能。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。 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。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。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。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。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?？梢灶A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。（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、陀螺慣導定位等高端傳感器。關(guān)鍵詞：STM32F103。涉密論文按學校規(guī)定處理。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。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。系統(tǒng)分為兩部分：車載主機系統(tǒng)和手持主機系統(tǒng)。 uCOSii 實時操作系統(tǒng)。智能車輛研究也是智能交通系統(tǒng) ITS 的關(guān)鍵技術(shù)。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。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航的方法，促進日本智能車輛技術(shù)的整體進步。這兩種車輛都配備了 UBM 視覺系統(tǒng)。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。在本文第 4 章介紹了本系統(tǒng)的軟件設(shè)計。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)。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)。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。 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。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。 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。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。車載主機電源電路如圖 310，手持主機電源如圖 311， +4LH68WIOUTotinM_PwerE圖 36 車載主機電源電路B/KdYFm圖 37 手持主機電源電路浙江萬里學院本科畢業(yè)論文 14 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。NRF 無線模塊的應(yīng)用接口圖如圖 312。模塊電源電路如圖 311 所示。 STC 單片機P53 口作為 MAX232 芯片工作啟動開關(guān)。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。 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。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。 復用 STM32 的外設(shè) SPI2，通過 Lis_CS 片選線實現(xiàn)這一模式。本小節(jié)分6小點講述整個系統(tǒng)軟件設(shè)計的流程。浙江萬里學院本科畢業(yè)論文 24 車載主機硬件初始化μ C / O S I I系統(tǒng)初始化任務(wù)創(chuàng)建超聲波自主避障語音播報無線通信G P S 定位液晶顯示是否接受到啟動信號量任務(wù)優(yōu)先級最高任務(wù)等待是否任務(wù)運行自主避障是G P S 采集啟動信號量數(shù)據(jù)采集液晶顯示是否任務(wù)結(jié)束液晶顯示信號發(fā)送液晶顯示信號量液晶顯示數(shù)據(jù)是否收到手持模塊指令液晶觸控啟動G P S 數(shù)據(jù)采集是否G P S 啟動信號量發(fā)送是超聲波自主避障超聲波自主避障信啟動號量發(fā)送否是否液晶觸控控制軌跡是體感操作手持主機體感操作否是任務(wù)結(jié)束否智能車運行語音播報否手持主機硬件初始化μ C / O S I I系統(tǒng)初始化無線通信液晶觸摸 體感操作觸摸選擇體感模式體感操作無線發(fā)送體感狀態(tài)是否觸摸選擇液晶觸控無線發(fā)送液晶觸控狀態(tài)是觸摸選擇超聲波避障否無線發(fā)送超聲波啟動狀態(tài)是觸摸選擇 G P S數(shù)據(jù)采集否無線發(fā)送G P S 數(shù)據(jù)采集是否圖41 整體軟件設(shè)計流程圖整個流程圖將車載主機系統(tǒng)軟件流程和手持主機系統(tǒng)軟件整合在一起，流程中兩大模塊共用任務(wù)創(chuàng)建模塊，手持主機系統(tǒng)創(chuàng)建液晶觸摸、體感操作、無線通信三大任務(wù)，根據(jù)觸摸屏選擇智能車運行的方式，通過無線通信將指令傳送給車載主機，車載主機中五大任務(wù)根據(jù)優(yōu)先級和接收到的指令信號量是否運行程序。該結(jié)構(gòu)體為：typedef struct type_GPS_data{unsigned char status。 //定位時UTC時間hhmmss }t_GPS_data。程序中手持主機主要發(fā)送智能車的運行指令，而車載主機則處于接收方式。 X、Y 的值經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化變?yōu)榻撬俣戎担帽容^大小的方法去判斷轉(zhuǎn)動的方向，為除去陀螺儀的零點漂移，設(shè)置濾波，將小于20rad/s的數(shù)據(jù)丟棄。液晶觸摸程序聯(lián)通用戶操作和智能車的運行，最終實現(xiàn)了人機互動的功能