嵌入式系統(tǒng)在機器人視覺中的應(yīng)用嵌入式課程設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-14 00:58 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 制到SDRAM 內(nèi)存中開始執(zhí)行。 Bank6上的8MB SDRAM作為系統(tǒng)內(nèi)存，由于只有Bank6/Bank7 能支持SDRAM， 所以將SDRAM 接在Bank6 上。Bank1～BankBank7 中的部分存儲體，作為系統(tǒng)外設(shè)的存儲器映射之用，同時，為了便于系統(tǒng)擴展和升級，還有部分作為系統(tǒng)保留。 圖像采集模塊圖像采集模塊負責(zé)圖像的采集，是機器人視覺的輸入。圖像采集系統(tǒng)包括：圖像采集硬件、驅(qū)動軟件和應(yīng)用軟件。硬件可提供圖像捕獲、定時和控制功能；驅(qū)動軟件通過一個標(biāo)準的 API 接口對硬件進行操作；應(yīng)用軟件可以將硬件和驅(qū)動軟件結(jié)合到特定應(yīng)用的解決方案中，完成特定的功能需求。 本次課題選用了武漢萬德數(shù)碼技術(shù)有限公司開發(fā)的JPEG300 數(shù)碼相機模塊， JPEG300 數(shù)碼相機將視頻捕捉、視頻壓縮、8 位數(shù)據(jù)接口等功能集成在一塊電路板上，可以滿足各種嵌入式系統(tǒng)的要求。JPEG300 將原始圖像壓縮為JPEG 格式，采用的是標(biāo)準壓縮算法。JPEG300的數(shù)據(jù)接口是8位I/O模式并行接口，數(shù)據(jù)輸出速度約為22K字節(jié)/秒。JPEG300的數(shù)據(jù)輸出速度是大致恒定的，因此其圖像輸出幀速取決于單幀圖像的數(shù)據(jù)量，對于中等復(fù)雜圖像，320240模式時約可達到3幀/秒的幀速，160128模式時約可達到6幀/秒的幀速。JPEG300 所示： JPEG300 的接口引腳功能引腳功能說明如下： CAPMODE 引腳用于設(shè)定采集模式， CAPMODE＝0，則輸出圖像分辨率為160128。 CAPMODE＝1，則輸出圖像分辨率為320240。 CAPEN 引腳用于允許或禁止JPEG300 輸出圖像 CAPEN＝0，則禁止輸出圖像。 CAPEN＝1，則允許輸出圖像。 JPEGD0…JPEGD7 并行數(shù)據(jù)輸出8 位的圖像數(shù)據(jù) JPEGINT 從JPEG300 到微處理器的中斷信號。JPEG300 所示。 JPEG300 數(shù)碼相機與系統(tǒng)的接口 電機驅(qū)動模塊 電機驅(qū)動模塊負責(zé)將圖像處理后的結(jié)果轉(zhuǎn)換成機器人的執(zhí)行機構(gòu)需要的電壓和電流。這一部分是嵌入式系統(tǒng)針對機器人導(dǎo)航而做的特殊設(shè)計。 機器人的運動本體和驅(qū)動模塊采用上海積成電子系統(tǒng)有限公司開發(fā)的“未來之星機器人”，我們主要利用該機器人的驅(qū)動模塊提供的開放式接口，與嵌入式系統(tǒng)的 PWM 接口進行連接。驅(qū)動板上的控制接口主要分為兩組，其中IN0、INMOTOR1 為一組，ININMOTOR2為另一組。電機驅(qū)動模塊的IN0信號線與S3C44BOX 微處理器的TOUT0 引腳連接，用來接收PWM0輸出控制信號，實現(xiàn)電機1（機器人左輪）的轉(zhuǎn)速控制；IN1信號線與S3C44BOX 微處理器的GPE4 引腳連接，通過程序控I/O口輸出高電平或低電平，實現(xiàn)電機1（機器人左輪）的轉(zhuǎn)向控制；同理，電機驅(qū)動模塊的IN2 和IN3 信號線分別與S3C44BOX 微處理器的TOUT3和GPE7引腳連接，實現(xiàn)電機2（機器人右輪）的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向控制。 電機驅(qū)動模塊與S3C44BOX 所示： 電機驅(qū)動模塊與系統(tǒng)的接口五、機器人視覺的軟件系統(tǒng)設(shè)計 軟件系統(tǒng)總體設(shè)計 機器人視覺的軟件系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)是，使得給定目標(biāo)始終位于機器人圖像視野的中央位置，保證穩(wěn)定地跟蹤給定目標(biāo)。 基于機器人視覺系統(tǒng)的軟件設(shè)計目標(biāo)，對軟件的結(jié)構(gòu)進行了劃分， 所示： 機器人視覺系統(tǒng)的軟件總體結(jié)構(gòu)圖 圖像采集軟件模塊 這是機器人視覺的輸入模塊，負責(zé)驅(qū)動JPEG300 數(shù)碼相機進行圖像采集。為了正確的獲得圖像數(shù)據(jù)，需要對JPEG300 數(shù)碼相機的時序進行分析。 JPEG300 數(shù)碼相機的時序與驅(qū)動 JPEG300 在電源供電后，內(nèi)部有一個復(fù)位和初始化過程，約為1900ms。初始化完成后進入預(yù)備狀態(tài)，JPEG300 循環(huán)檢測采集使能 CAPEN 引腳。如果CAPEN＝1，表示可以進行圖像采集，進而檢測采集模式 CAPMODE 引腳，以確定圖像分辨率，隨后JPEG300 開始采集和壓縮圖像，并在圖像數(shù)據(jù)總線JPEGD0…JPEGD7 引腳上連續(xù)輸出數(shù)據(jù)，每輸出一個數(shù)據(jù)，就在數(shù)據(jù)傳輸中斷 JPEGINT 引腳上產(chǎn)生一個中斷信號，以通知S3C44B0X 微處理器讀取數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)輸出速度約為22K 字節(jié)/秒。 JPEG300 輸出的是一個完整的 JPEG 文件，文件以“0xFF”、“0xD8”開始，并以“0xFF”、“0xD9”結(jié)束。S3C44B0X 微處理器將接收到的“0xFF”、“0xD8”和“0xFF”、“0xD9”以及它們之間的數(shù)據(jù)按順序保存下來，就得到了一個標(biāo)準的JPEG 文件。S3C44B0X 微處理器還應(yīng)該對接收的數(shù)據(jù)進行檢查，當(dāng)收到“0xFF”、“0xD9”時，表明文件結(jié)束，本次采集過程完成。隨后，JPEG300 將重新回到預(yù)備狀態(tài)。JPEG300只有在預(yù)備狀態(tài)才會
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