【正文】 destangle=currentangle+turnangle。在定時(shí)器3的中斷處理例程中，首先要清除定時(shí)器3的中斷標(biāo)志位，再判斷通道計(jì)數(shù)器speedbufpoint的值，若其小于8，則代表目前要進(jìn)行的是本周期內(nèi)某個(gè)通道波形的輸出；若其等于8，則代表輸出的是第8通道的波形，此時(shí)則需要定本周期剩余的時(shí)間值，輸出本周期的結(jié)束標(biāo)志；若其大于8，則表示本周期的所有波形已經(jīng)輸出完畢，需要開始進(jìn)行下一周期的波形輸出。圖36 攝像頭驅(qū)動(dòng)加載信息 本章小結(jié)本章著重介紹了在構(gòu)建機(jī)器人控制系統(tǒng)系統(tǒng)平臺(tái)的過程中，在軟件方面的幾點(diǎn)工作，包括引導(dǎo)裝載程序uboot的移植、Linux內(nèi)核的移植、USB無線網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)的移植和USB攝像頭驅(qū)動(dòng)的移植。在目前的Linux核心中，視頻部分的標(biāo)準(zhǔn)是Video for Linux(簡(jiǎn)稱V4L)。本系統(tǒng)采用的是第二種方法，選用的USB無線網(wǎng)卡是NETGEAR公司提供的基于Prism3芯片的MA111。Linux把設(shè)備分為三大類，即字符設(shè)備（char device）、塊設(shè)備（block device）和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（network device）。(8) /mm包含了所有內(nèi)存管理代碼。4. 調(diào)用內(nèi)核。在對(duì)該芯片的支持中，必須在底層完成對(duì)FLASH的擦除以及寫處理函數(shù)供上層調(diào)用，具體實(shí)現(xiàn)與存儲(chǔ)芯片的一套機(jī)制相關(guān)。在arm920t子目錄中包括有makefile、以及s3c24x0、at91rm9200等文件夾。一個(gè)可執(zhí)行的Image必須有一個(gè)入口點(diǎn)，并且只能有一個(gè)全局入口，通常這個(gè)入口放在ROM(FLASH)的0x00000000地址處，因此，必須通知編譯器以使其知道這個(gè)入口，該工作可通過修改連接器腳本來完成。(2) TFTP服務(wù)的配置： 在PC機(jī)上執(zhí)行setup，選擇System services，將其中的tftp一項(xiàng)選中（出現(xiàn) [*]表示選中），并去掉ipchains和iptables兩項(xiàng)服務(wù)（即去掉它們前面的*號(hào)）。在本系統(tǒng)中，機(jī)器人控制系統(tǒng)平臺(tái)為機(jī)器人服務(wù)器提供運(yùn)行的軟硬件環(huán)境，硬件上由基于S3C2410處理器的主控制板，無線網(wǎng)卡和攝像頭組成，軟件上則是由移植到主控制板上的嵌入式Linux操作系統(tǒng)，以及外圍設(shè)備的驅(qū)動(dòng)組成。該控制板采用一片8位PIC18F8520單片機(jī)作為微控制器（MCU）。用戶可以根據(jù)任務(wù)的需要，選擇最優(yōu)的控制方式。機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制與傳感信息采集圖像采集單元無線傳感網(wǎng)絡(luò)接入運(yùn)動(dòng)控制與內(nèi)部傳感單元調(diào)速電機(jī)內(nèi)部傳感器機(jī)器人控制系統(tǒng)平臺(tái)Web服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)控制服務(wù)器機(jī)器人服務(wù)器客戶端無線路由器Web瀏覽器遠(yuǎn)程控制程序Internet圖23 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)與上文所述系統(tǒng)相比較，具有以下特點(diǎn)：1) 同時(shí)提供基于socket連接的機(jī)器人遠(yuǎn)程控制服務(wù)和基于Web機(jī)器人遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)，融合了C/S模式和B/S模式兩者的優(yōu)點(diǎn)，提高了系統(tǒng)控制的靈活性；2) 機(jī)器人服務(wù)器，包括網(wǎng)絡(luò)控制服務(wù)器、Web服務(wù)器和圖像采集系統(tǒng)，在一塊嵌入式控制板中來實(shí)現(xiàn)，并集成在移動(dòng)機(jī)器人中，減少了系統(tǒng)的成本，降低了系統(tǒng)的規(guī)模；3) 與具體的應(yīng)用場(chǎng)景和控制策略無關(guān)，操作者可以根據(jù)任務(wù)的需要來配置不同的設(shè)備，采取不同的控制方式；4) 通過與無線傳感網(wǎng)絡(luò)的連接，提升了移動(dòng)機(jī)器人對(duì)環(huán)境的感知能力；5) 軟硬件接口和結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化，增強(qiáng)系統(tǒng)的擴(kuò)展能力；各模塊間均通過標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口或USB接口進(jìn)行連接，當(dāng)需要擴(kuò)展外部設(shè)備時(shí)，可以使用串口擴(kuò)展卡或USB擴(kuò)展卡來實(shí)現(xiàn)；6) 具有良好的模塊化和組件特征，各功能單元可以獨(dú)立的、并行的工作。機(jī)器人服務(wù)器由三部分構(gòu)成：機(jī)器人控制、圖像采集/壓縮和WinSock通訊程序，是一臺(tái)運(yùn)行Windows98 的工業(yè)計(jì)算機(jī)，其上安裝有機(jī)器人通訊控制卡、圖像采集卡和手爪控制器等硬件。第5章： 介紹嵌入式Web的機(jī)器人遠(yuǎn)程監(jiān)控和基于socket連接的機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)。（5）豐富的開發(fā)工具擁有整套工具鏈，能使我們更加容易建立嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境和交叉運(yùn)行環(huán)境，并且可以跨越嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中仿真工具的障礙。 嵌入式Linux系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)Linux為嵌入式操作系統(tǒng)提供了一個(gè)極有吸引力的選擇，它是個(gè)和Unix相似、以內(nèi)核為基礎(chǔ)的、完全內(nèi)存保護(hù)、多任務(wù)多進(jìn)程的操作系統(tǒng)。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)典型產(chǎn)品如下：1. VxWorks[29]VxWorks是美國Wind River System公司（即風(fēng)河公司）推出的一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。向?qū)C(jī)器人通過網(wǎng)絡(luò)帶領(lǐng)WEB用戶參觀兩個(gè)著名的博物館：位于波恩的Deutsches博物館以及華盛頓的Smithsonian國家歷史博物館。由于互聯(lián)網(wǎng)的飛快進(jìn)步和“Cambridge coffeepot”項(xiàng)目的成功運(yùn)行，越來越多的遠(yuǎn)程控制機(jī)器人的站點(diǎn)建立了起來。這時(shí)期的研究成果有美國海軍研究的RobartIamp。目前嵌入式系統(tǒng)，已經(jīng)在家庭和工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到了應(yīng)用，但大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)還處于單獨(dú)應(yīng)用的階段，以 MCU 為核心，與一些監(jiān)測(cè)、伺服、指示設(shè)備配合實(shí)現(xiàn)一定的功能。Internet 現(xiàn)已成為社會(huì)重要的基礎(chǔ)信息設(shè)施之一，是信息流通的重要渠道，如果嵌入式系統(tǒng)能夠與 Internet 連接，則可以方便、低廉地將信息傳送到幾乎世界上的任何一個(gè)地方。II，橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的核電站機(jī)器人等?！癕ercury project”[7]是第一個(gè)允許網(wǎng)絡(luò)用戶遠(yuǎn)程觀察和控制機(jī)器人的系統(tǒng)，1994年9月正式運(yùn)行，它將一臺(tái)相機(jī)安裝到工業(yè)機(jī)械手臂上，用戶可以遠(yuǎn)程控制它挖掘沙土中的文物，并觀察工作情況，如圖12?？刂瞥绦蛱峁┝烁黝惐韱蝸韺?shí)例化給用戶的反饋信息比如用戶機(jī)器人的操作記錄，當(dāng)前目標(biāo)以及當(dāng)前動(dòng)作，也具備了低寬帶通信下更新機(jī)器人的控制狀態(tài)的能力。VxWorks是專門為實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)的操作系統(tǒng)內(nèi)核，為程序員提供了高效的實(shí)時(shí)多任務(wù)調(diào)度、中斷管理以及實(shí)時(shí)的任務(wù)間通信機(jī)制。支持廣泛的計(jì)算機(jī)硬件，包括MOTOROLA、X8Alpha、Sparc、MIPS、PPC、ARM、NEC 等現(xiàn)有的大部分芯片[31]。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(shí)現(xiàn)的，而使用Linux系統(tǒng)做原型的時(shí)候，可以饒過這個(gè)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(cuò)。主要包括機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的設(shè)計(jì)與實(shí)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。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(jī)器人硬件控制部分，提高了系統(tǒng)的安全性和靈活性。 機(jī)器人控制系統(tǒng)平臺(tái)隨著嵌入式處理器不斷發(fā)展，以及嵌入式軟件的不斷進(jìn)步，嵌入式設(shè)備的計(jì)算能力和功能得到了極大的提升。 客戶端客戶端，即用戶的操作平臺(tái)，可以由一臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的PC機(jī)，或任何具備上網(wǎng)功能的PDA、智能手機(jī)等嵌入式終端來實(shí)現(xiàn)。PIC系列單片機(jī)是由Microchip公司開發(fā)的微控制器，其突出的特點(diǎn)是低功耗，非常適用于各種低功率要求的應(yīng)用。嵌入式Linux系統(tǒng)支持各種標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議，能為服務(wù)器提供完備的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。 最后，退出setup，執(zhí)行如下命令以啟動(dòng)TFTP服務(wù)： service xinetd restart 在具體的開發(fā)過程中，宿主PC 機(jī)上運(yùn)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(jī)硬盤，讓應(yīng)用程序直接運(yùn)行在目標(biāo)板上進(jìn)行調(diào)試。(2) 設(shè)置異常向量(Exception Vector)。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(shí)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(jìn)入C程序奠定基礎(chǔ)；s3c24x0和at91rm9200等子目錄下的文件則是對(duì)那些集成了arm920t核的微處理器相關(guān)的代碼，、。7. 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)口芯片DM9000的驅(qū)動(dòng)，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/。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)”。(9) /net包含了和網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的代碼。塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的主要區(qū)別是：在對(duì)字符設(shè)備發(fā)出讀寫請(qǐng)求時(shí)，實(shí)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(jìn)程對(duì)設(shè)備請(qǐng)求能滿足用戶的要求時(shí)，就返回請(qǐng)求的數(shù)據(jù)，如果不能就調(diào)用請(qǐng)求函數(shù)來進(jìn)行實(shí)際的I/O操作。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(huì)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(jìn)行編譯。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定義了一套接口，內(nèi)核、驅(qū)動(dòng)、應(yīng)用程序以這個(gè)接口為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行交流。文中詳細(xì)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。圖41是該部分控制的程序流程圖。 while(1) { sensor(6,13)。 // 13通道接的是電子羅盤currentangle=sensor_buf[13]。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(duì)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(shí)器3，如設(shè)置定時(shí)器工作模式，中斷使能等。此時(shí)，在主控制板的USB HOST2口插入攝像頭，在主控制板的控制臺(tái)執(zhí)行“insmod /application/”，即可以看到攝像頭被成功驅(qū)動(dòng)的信息，如圖36所示。攝像頭屬于視頻類設(shè)備。目前，該項(xiàng)目對(duì)基于Intersil Prism Prism3 芯片的PCMCIA、PCI和 USB無線網(wǎng)卡的支持比較好。這種模塊化的特點(diǎn)使得Linux驅(qū)動(dòng)程序的編寫非常簡(jiǎn)單，因此內(nèi)核驅(qū)動(dòng)程序的數(shù)目也迅速增長(zhǎng)，目前已有成百上千的驅(qū)動(dòng)程序可用。(7) /kernel包含了主內(nèi)核代碼。我們用這樣一個(gè)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(tái)，且串口采用 115200bps、無奇偶校驗(yàn)、8位數(shù)據(jù)位這樣的設(shè)置。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)。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u(píng)boot所支持的CPU為名，比如有子目錄arm920t、mips、mpc8260和nios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。 宿主機(jī)目標(biāo)板網(wǎng)線串口線HUB網(wǎng)線圖31 宿主機(jī)和目標(biāo)板連接示意圖另外，還需在宿主機(jī)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(jī)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(jìn)入系統(tǒng)服務(wù)選項(xiàng)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(gè)默認(rèn)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/。武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第3章 機(jī)器人控制系統(tǒng)平臺(tái)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(jìn)步，嵌入式設(shè)備的計(jì)算能力和功能得到了極大的提升。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(yùn)動(dòng)控制與內(nèi)部傳感單元系統(tǒng)將機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制與一內(nèi)部傳感器信息采集集成在一塊控制板中。同時(shí)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(jiǎn)單、便捷性。多個(gè)機(jī)器人間則也可通過網(wǎng)絡(luò)控制服務(wù)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)信息共享。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(tái)擁有靜態(tài)IP 地址的服務(wù)器；它在Windows NT4. 0 下運(yùn)行Apache 3. 12 HTTP 服務(wù)程序。主要包括機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制的實(shí)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(jī)的通訊接口設(shè)計(jì)等。移植到新微處理器ARM家族的Linux內(nèi)核運(yùn)行起來也非常穩(wěn)定。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。這已逐漸成為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的一個(gè)發(fā)展方向。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)了三個(gè)WEB接口用于控制向?qū)C(jī)器人以及它和人群的互動(dòng)。它觀察咖啡壺的狀態(tài)，通過網(wǎng)絡(luò)相機(jī)監(jiān)視咖啡壺的工作，并通過文本的界面和一個(gè)接口程序連接到咖啡壺上，控制壺的各種設(shè)置。進(jìn)入20世紀(jì)80年代，人們研究方向逐漸轉(zhuǎn)向到面向?qū)嶋H應(yīng)用的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人上[5]，并逐步形成了自主式移動(dòng)機(jī)器人AMR（Autonomous Mobile Robot）概念。隨著國內(nèi)外嵌入式產(chǎn)品如車載電腦、機(jī)頂盒等等的進(jìn)一步開發(fā)和推廣，嵌入式技術(shù)越來越和人們的生活緊密結(jié)合。其實(shí)將嵌入式系統(tǒng)與 Internet 結(jié)合起來的想法由來已久，但困難在于：Internet 的通信協(xié)議對(duì)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器、運(yùn)算速度等的要求較高，而嵌入式系統(tǒng)中大量存在的是 8 位和 16 位 MCU，根本無法提供足夠的資源支持 TCP/IP 等協(xié)議。一大批世界