【導(dǎo)讀】控制等技術(shù)，是典型的高新技術(shù)綜合體。本論文提出了一種基于STM32嵌入式微處理器的智能車的設(shè)計(jì)。車載主機(jī)系統(tǒng)主要以履帶式車輪為其機(jī)械。保護(hù)功能，完成車載主體功能。手持主機(jī)系統(tǒng)主要包括無線通信、數(shù)據(jù)顯示模塊、體感操控，它主要負(fù)責(zé)控制智能車的運(yùn)行姿態(tài)，實(shí)時(shí)車載數(shù)據(jù)的采集。程序設(shè)計(jì)和功能擴(kuò)展。程和思想，最后介紹智能車系統(tǒng)的制作與調(diào)試以及對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)。關(guān)鍵詞：STM32F103;GPS定位;智能控制;uCOS-ii實(shí)時(shí)操作系統(tǒng);KeyWords：STM32F103；GPSpositioning；IntelligentControl；Real-timeoperating

　　

【正文】 號(hào) SBT 為低電平時(shí)鎖存，語音芯片從該地址段讀取 上位機(jī)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(dòng)揚(yáng)聲器。 語音播報(bào)實(shí)現(xiàn)電路 WT558D32L模塊 是將 DSP語音芯片 WT558D32L和外掛 32Mb 的 SPIFlash集成在 一起。預(yù)留 IO 接口給用戶。本次設(shè)計(jì)選擇的是并行模式， P00 為地址觸浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 18 發(fā)信號(hào)，而 A0~A7 為地址輸入 IO 信號(hào) ， 觸發(fā)信號(hào)和地址線都與 STM32 微處理器的 IO 口相連，通過給 IO 一系列的動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)語音芯片正常工作， WT558D32L語音芯片 則 通過 SPI 協(xié)議訪問 Flash，將 A0~A7 所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)將 Flash 地址中的數(shù)據(jù)讀出。通過 PWM和 PWM+兩個(gè)大電流 IO 口驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。 WT558D32L 模塊電路圖如圖 314 所示。 GNDFLASH_CLKFLASH_CSFLASH_CSVDDAFLASH_DIFLASH_DOVDDAVDDAC28GNDR2210KC29GNDGNDWTD_BUSYPWM+PWMR21280KFLASH_DOFLASH_DIFLASH_CLKLS1BellPWM+PWMSBTA0A1A2A3P14/DI1P15/CS2P16/CLK3VDDSIM4P005P01/DATA6P02/CS7P03/CLK8P049P0510P0611P0712P1013P1114P1215VDD16P17/BUSY17CVDD18OSCI19REST20PWM+/DAC21VDDSPK22PWM23VSSSPK24VSS25P13/DO32U5WT558D32LCS1DO2WP3GND4DI5CLK6HOLD7VCC8Flash1M25PxxC27A4A5A6A7 圖 314 WT558D32L 模塊電路圖 液晶觸摸 屏 模塊 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 液晶 觸摸屏模塊原理 采用 262K 色 帶有 ILI9320 驅(qū)動(dòng)芯片的 320X240 液晶，并整合 TSC2406 觸摸芯片，提供 40pin 對(duì)外用戶接口，液晶提供多種總線， 而這里采用 i80/16bit 系統(tǒng)總線接口，正好符合 STM32 的 FSMC 總線驅(qū)動(dòng) SRAM 協(xié)議，具有總線速度快，數(shù)據(jù)量大等優(yōu)勢(shì)。 觸摸控制芯片采用 SPI 接口輸出內(nèi)部 AD 采樣值 給微處理器處理判斷觸摸點(diǎn)的所在位置。 液晶觸摸屏硬件實(shí)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。 分別于與 STM32 FSMC 總線的FSMC_D0~D0、 FSMC_ A0、 FSMC_NE FSMC_NEW、 FSMC_NOW 相連接。 觸摸屏采用 四線電阻屏 ，是 在表面保護(hù)涂層和基層之間覆著兩層透明電導(dǎo)層 ITO（ ITO：氧化銦，弱導(dǎo)電體，特性是當(dāng)厚度降到 1800 個(gè)埃（埃 =1010 米）以下浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 19 時(shí)會(huì)突然變得透明，再薄下去透光率反而下降，到 300 埃厚度時(shí)透光率又上升。是所有電阻屏及電容屏的主要材料。），兩層分別對(duì)應(yīng) X， Y 軸，它門之間用細(xì)微透明絕緣顆粒絕緣，當(dāng)觸摸時(shí)產(chǎn)生的壓力使兩導(dǎo)電層接通，由于電阻值的變化而得到 觸摸的 X， Y 坐標(biāo)，觸摸芯片連接電路圖如圖 315 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。 FSMC_D[0..15]FSMC_NWEFSMC_NOEFSMC_A[0..25]RESETBLACK_LIGHTGND3V3FSMC_A[0..25]3V3R271KGNDFSMC_NE3SPI2_MISOTP_CSSPI2_SCKSPI2_MOSITP_INTTP_BUSY1 23 45 67 89 1011 1213 1415 1617 1819 2021 2223 2425 2627 2829 3031 3233 3435 3637 3839 40LCD1Header 20X2FSMC_D0FSMC_D1FSMC_D2FSMC_D3FSMC_D4FSMC_D5FSMC_D6FSMC_D7FSMC_D8FSMC_D9FSMC_D10FSMC_D11FSMC_D12FSMC_D13FSMC_D14FSMC_D15FSMC_A0FSMC_D[0..15]R2610KC3810ufQ2PNPR?10K3V3R?10KC?GND圖 316 液晶觸摸屏電路圖 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 20 陀螺儀 模塊 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 陀螺儀 體感操作設(shè)計(jì) 陀螺儀體感操作的實(shí)現(xiàn)是根據(jù)用戶的手勢(shì)動(dòng)作狀態(tài) ， 陀螺儀傳感器采集角速度變化值，經(jīng)過數(shù)據(jù)融合處理，計(jì)算出手勢(shì)的方向，控制智能車的運(yùn)行軌跡。在模塊中用到 ST 公司的 L3G4200D 陀螺儀， I2C / SPI 數(shù)字輸出接口 ， 16 比特率值的數(shù)據(jù)輸出 ，通過 STM32 微處理器的 SPI 模式與其通信，獲取當(dāng)前 X、 Y、 Z軸的角速度。根據(jù)角速度的正負(fù)可以判斷手勢(shì)移動(dòng)的方向，而角速度的大小對(duì)時(shí)間求倒數(shù)就是手移動(dòng)的角度，角度的大小可以控制 智能車的速度。 陀螺儀體感操作硬件實(shí)現(xiàn) 采用 STM32 微處理器四線 SPI 接口 模式與 L3G4200D 通信，在片選端口上拉電阻 R21，提高 芯片工作的穩(wěn)定性。 C2 C R22 組成一個(gè)外部低通濾波器，是內(nèi)部鎖相環(huán)環(huán)路濾波器，典型的值 C29 = 470nf， C30 = 10nf， R22 = 10K。 利用 STM32 的外部 SPI2 的 SCK、 MOSI、 MISO、 CS 四線模式，并且輸出兩個(gè)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。陀螺儀體體感操作硬件電路圖如圖 317 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(xué)院本科畢業(yè)論文 21 碰撞保護(hù) 模塊 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 碰撞保護(hù)模塊實(shí)現(xiàn)原理 智能車在行駛的過程中，發(fā)生碰撞以后不及時(shí)停止，會(huì)造成車體受損，電子系統(tǒng)發(fā)生破壞，所以設(shè)計(jì)碰撞保護(hù)模塊是很必要的， 本次用到是 LIs302DL 數(shù)字加速度計(jì)，測(cè)量 X、 Y、 Z 軸的加速度值，當(dāng)發(fā)生碰撞或顛 簸的時(shí)候， X、 Y、 Z軸的加速度會(huì)發(fā)生變化，根據(jù)實(shí)際的調(diào)試情況，設(shè)定加速度閾值，當(dāng)運(yùn)行過程中加速度大于閾值，觸發(fā)智能車安全模式。 碰撞保護(hù)模塊硬件實(shí)現(xiàn) Lis302DL 同樣 采用 STM32 微處理器四線 SPI 接口 模式通信，在片選端口上拉電阻 R21，提高芯片工作的穩(wěn)定性。 C C31 組成高低頻濾波電路 ， 濾除供電電源中的雜波，防止電源不穩(wěn)定帶來的芯片工作不穩(wěn)定、輸出數(shù)據(jù)出錯(cuò)的情況。 復(fù)用 STM32 的外設(shè) SPI2，通過 Lis_CS 片選線實(shí)現(xiàn)這一模式。 Lis302DL 提供兩根數(shù)字輸出線（中斷 中斷 2） ，可 以通過配置 Lis302DL 內(nèi)部的寄存器設(shè)置中斷模式和中斷的邊沿。 碰撞保護(hù)模塊 硬件電路圖如圖 318 所示。 VDDALIS_IN1LIS_IN2LIS_CSC3010ufC31100nfSPI2_CLKSPI2_MISOSPI2_MOSIVdd_IO1GND2RESERVE3GND4GND5Vdd6CS7IN18IN29GND10RESERVE11SDO12SDI/SDA13SCL/SPC14U7LIS320DLVSSA 圖 318 碰撞保護(hù)模塊硬件電路圖 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 22 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 整個(gè)系統(tǒng)由 車載主機(jī)系統(tǒng) 和 手持主機(jī)系統(tǒng) 組成，其中以 車載主 機(jī) 系統(tǒng) 作為 從機(jī) ， 手持主機(jī)系統(tǒng)為主機(jī) ， 完成整個(gè)智能車的控制 。本章分別介紹了 車載主 機(jī) 系統(tǒng) 軟件和 手持主機(jī)軟件 的設(shè)計(jì)流程。 系統(tǒng) 軟件設(shè)計(jì) 車載主 機(jī)軟件系統(tǒng) 運(yùn)行 在 μ C/OSII實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 上 ， 將車載系統(tǒng)中各個(gè)部分功能模塊以任務(wù)的方式加入在操作系統(tǒng)中 。 由實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)進(jìn)行任務(wù)管理、任務(wù)間通 信、任務(wù)調(diào)度。高效、穩(wěn)定的完成車載主機(jī)系統(tǒng)的各個(gè)功能。 本小節(jié)分 6小點(diǎn)講述 整個(gè) 系統(tǒng)軟件 設(shè)計(jì)的流程。 總體程序 設(shè)計(jì) 車載 、手持 主 機(jī) 系統(tǒng) 軟件設(shè)計(jì) 主要由兩 大 部分組成： 一、 μ C/OSII系統(tǒng)初始化 μ C/OSII系統(tǒng)初始化，指的是 在操作系統(tǒng)運(yùn)行之前進(jìn)行任務(wù)優(yōu)先級(jí)的創(chuàng)建、任務(wù)堆棧的分配、操作系統(tǒng)鏈表的初始化 。將軟硬件環(huán)境配置成操作系統(tǒng)模式，為多任務(wù)創(chuàng)建提供運(yùn)行平臺(tái)。 二、 功能模塊的任務(wù)創(chuàng)建與運(yùn)行 在車載主機(jī)系統(tǒng)中 將無線通信模塊、防碰撞保護(hù)模塊、語音播報(bào)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(gè)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(jí) ，利用操作系統(tǒng)的信號(hào)量、郵箱、消息隊(duì)列、共享內(nèi)存等任務(wù)間通信手段，使每個(gè)任務(wù)按照預(yù)定設(shè)想模式運(yùn)行。 在手持主機(jī)系統(tǒng)中同樣將陀螺儀體感模塊、液晶觸摸屏模塊、無線模塊分成 3個(gè)任務(wù)，同樣利用操作系統(tǒng)具有的任務(wù)管理手段，使其能穩(wěn)定運(yùn)行 。手持主機(jī)系統(tǒng)占主導(dǎo)作用，車載主機(jī)初始化完畢等待手持主機(jī)系統(tǒng)通過無線通信發(fā)送的指令和信息，車載主機(jī)系統(tǒng)依據(jù)命令格式的不同，做出不同的軌跡調(diào)整。這樣兩大主機(jī)系統(tǒng)完成信息的溝通、指令的傳達(dá)，使得智能車按照程序預(yù)定目標(biāo)運(yùn)行。 兩大主機(jī)結(jié)合 的 整體 軟件設(shè)計(jì)流程， 如 圖 41所示 。 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 23 車 載 主 機(jī) 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(bào)無 線 通 信G P S 定 位液 晶 顯 示是 否 接 受 到啟 動(dòng) 信 號(hào) 量任 務(wù) 優(yōu) 先 級(jí) 最 高任 務(wù) 等 待是否任 務(wù) 運(yùn) 行自 主 避 障是G P S 采 集啟 動(dòng) 信 號(hào) 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(hào) 發(fā) 送液 晶 顯 示信 號(hào) 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(dòng)G P S 數(shù) 據(jù) 采 集是否G P S 啟 動(dòng) 信 號(hào)量 發(fā) 送是超 聲 波 自 主 避 障超 聲 波 自 主 避 障信 啟 動(dòng) 號(hào) 量 發(fā) 送否是否液 晶 觸 控控 制 軌 跡是體 感 操 作手 持 主 機(jī)體 感 操 作否是任 務(wù) 結(jié) 束否智 能 車 運(yùn) 行語 音 播 報(bào)否手 持 主 機(jī) 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