【正文】 圖 上位機(jī)界面 上位機(jī)串口模塊 串口通信使用 VS2021 下的 MSComm 控件。 } } 上位機(jī)經(jīng)過(guò)坐標(biāo)反解得到運(yùn)動(dòng)步數(shù)，通過(guò)串口發(fā) 送給機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制函數(shù)，函數(shù)判斷各步進(jìn)電機(jī)的方向與所需運(yùn)動(dòng)的步數(shù)。 /*GPC3 脈沖輸出 */ usDelay(duty1)。 GPCDAT |= (dir11)。 } } 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 步進(jìn)電機(jī)控制 電機(jī)控制采用精確延時(shí)后反轉(zhuǎn) I\O口電平產(chǎn)生 PWM 信號(hào)， GPC GPC GPC6為方向控制，高低電平控制正反轉(zhuǎn)。 TCON amp。 /*頻率為 1000Hz*/ TCMPB2 = (val1)。 /* =66500000 / (0+1)/1 = 66500000 */ TCFG1 amp。 void usDelay(int duty) { unsigned int val = PCLK/1000000 1。當(dāng)下計(jì)數(shù)器繼續(xù)向下計(jì)數(shù)到“ 0”時(shí)，輸出電平再次翻轉(zhuǎn)并產(chǎn)生中斷（如果中斷使能）。因此，本設(shè)計(jì)采用的是內(nèi)部定時(shí)器 T2。處理程序流程如圖 ： 圖 UART 串口中斷流程 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先用 isFull()函數(shù)判斷發(fā)送 FIFO數(shù)據(jù)是否滿，若不滿用 putData()函數(shù)將數(shù)據(jù)放到發(fā)送 FIFO 中，開(kāi)啟 UART 中斷 UINTM0 amp。 串口中斷控制 串口中斷，通過(guò)查詢 S3C6410 芯片手冊(cè)（如表 所示）可知， UART0 中斷號(hào)為 37 為中斷寄存器 VIC1，在串口中斷初始化函數(shù) uart_irq_init()中使能中斷，將中斷處理函數(shù) uart_irq()地址賦給 VIC1VECTADDR5。 配置波特率發(fā)生器 串口通訊的波特率發(fā)生器是由波特率分頻寄存器 UBRDIV0與分頻插槽寄存器 UDIVSLOT0 控制的。本次設(shè)計(jì)并沒(méi)有用到流量控制，且自動(dòng)流量控制也不支持武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 RS232。本次設(shè)計(jì)中， ARMCLK = 532MHz， HCLKX2 = 266MHz， HCLK = 133MHz，PCLK = 。 對(duì) MPLL_CON 寄存器設(shè)置： MPLL_CON = ((131) | (266 16) | (3 8) | (1)) 分頻器的配置 為獲得不同的時(shí)鐘滿足不同功能模塊的需求，時(shí)鐘發(fā)生單元提供了若干個(gè)時(shí)鐘分頻器對(duì)鎖相環(huán)輸出的時(shí)鐘進(jìn)行分頻處理。本次設(shè)計(jì)沒(méi)有用到 EPLL，只需完成對(duì) APLL 于 MPLL 的配置。 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 } } 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) 返回發(fā)生中斷時(shí)的下一條指令地址。 EINT0PEND = 0x3f。 void do_irq(void) { int i = 0。 在 uart_irq_init()中 VIC1VECTADDR5 = uart_irq。 保存現(xiàn)場(chǎng) 處理中斷 異 bl do_irq 按鍵調(diào)節(jié) PWM 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) 發(fā)生中斷 分 辨中斷 按鍵中斷，調(diào)用 ent0~3() UART中斷，調(diào)用 do_uart_irq() UART 發(fā)送數(shù)據(jù) 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 保存現(xiàn)場(chǎng) 如果不做保存處理，那麼即使以后能按斷點(diǎn)地址返回到被中斷程序，但由于環(huán)境被破壞，原程序也無(wú)法正確運(yùn)行。 按下按鍵或 UART 發(fā)送緩沖區(qū)少于 16byte 時(shí)發(fā)生中斷。 mrs r0, cpsr bic r0,r0,0x9f /* 清 cpsr 的 I 位 ,M4~M0 */ orr r0,r0,0x10 msr cpsr,r0 /* 進(jìn)入 user mode */ 圖 CPSR 寄存器格式 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 中斷控制的實(shí)現(xiàn) 圖 中斷控制流程圖 按鍵中斷實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率的調(diào)節(jié)，即調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。具體方法為向 BSS 段寫(xiě) ’0’實(shí)現(xiàn)內(nèi)存清零。 圖 程序復(fù)制至 DDR DDR 內(nèi)存初始化 程序的重定位 程序復(fù)制至 DDR 內(nèi)存 清除 BSS 段 Start 跳轉(zhuǎn)至 reset 關(guān)閉看門(mén)狗 設(shè)置棧 8K 初始化時(shí)鐘、 DDR、串口 代碼重定位 將程序從 NAND Flash復(fù)制到 DDR 內(nèi)存 清除 BSS 段 中斷初始化 打開(kāi)中斷，進(jìn)入user mode bl main() 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 DDR 內(nèi)存的初始化在 8K片內(nèi)內(nèi)存進(jìn)行，還未進(jìn)行重定位，只能用位置無(wú)關(guān)命令進(jìn)行初始化。 用戶 PC 串口服務(wù)程序 機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制程序（中斷內(nèi)） 坐 標(biāo) 反 解 解 算 函 數(shù)(x,y,z)=(α ,β ,γ ) 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序（定時(shí)中斷內(nèi)） 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) 步進(jìn)電機(jī) 1 步進(jìn)電機(jī) 2 步進(jìn)電機(jī) 3 機(jī)械結(jié)構(gòu) 反饋 S3C6410 判斷步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)方向與所需運(yùn)動(dòng)步數(shù) 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 圖 S3C6410 初始化流程 看門(mén)狗是 S3C6410 內(nèi)的一個(gè)定時(shí)器，其作用是在 CPU 啟動(dòng)后， 3s 內(nèi)若無(wú)任何對(duì)看門(mén)狗寄存器的操作將會(huì)強(qiáng)制復(fù)位系統(tǒng)。 本次設(shè)計(jì) Delta 機(jī)器人機(jī)構(gòu)各參數(shù)為： R = 42mm， r = 18mm， La = 243mm，Lb = 120mm，動(dòng)平臺(tái)的位置 (x,y,z) = (50,50,100)(mm),經(jīng)計(jì)算得： 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 A1 = B1 = C1 = A2 = B2 = C2 = A3 = B3 = 148 C3 = 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 3 控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 控制系統(tǒng)控制流程 圖 控制系統(tǒng)流程圖 工作總流程： 用戶輸入坐標(biāo)命令傳遞給解算函數(shù)，解算函數(shù) (x,y,z） (α ,β ,γ )，經(jīng)解算函數(shù)反解后將所需運(yùn)轉(zhuǎn)步數(shù)傳遞到串口，串口將命令更新保存在機(jī)器狀態(tài)中。上式整理簡(jiǎn)化，得 . (2) 。由圖可以看出，在固定平臺(tái)上建立坐標(biāo)系 OX Y Z，動(dòng)平臺(tái)上建立坐標(biāo)系 ，為電機(jī)驅(qū)動(dòng)臂對(duì)基座平臺(tái)的張角。 因此，在運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，可以將機(jī)構(gòu)精簡(jiǎn)為圖 所示。運(yùn)動(dòng)學(xué)逆問(wèn)題的求解是機(jī)器人控制的關(guān)鍵，因?yàn)橹挥惺垢麝P(guān)節(jié)變量按反解中求得的值運(yùn)動(dòng)，才能使末端操作器達(dá)到所要求的位姿。運(yùn)動(dòng)平臺(tái)不能繞任何軸線旋轉(zhuǎn)，但可以在直角坐標(biāo)空間沿x,y,z 三個(gè)方向平移運(yùn)動(dòng)，即具有三個(gè)自由度 [12]。 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 圖 按鍵電路 三自由度 Delta 機(jī)器人位置分析 Delta 機(jī)器人機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 Delta 機(jī)器人由靜平臺(tái)（上平臺(tái)）、動(dòng)平臺(tái)（下平臺(tái)）、 3 根主動(dòng)桿、 3 個(gè)平行四邊形從動(dòng)支鏈組成（結(jié)構(gòu)如圖 ）。 TXD0、 RXD0 分別連接 S3C6410 的 GPA GPA0。 S3C6410 的 UART 接口為 LVTTL 電平，邏輯“ 1”是高電平 2~，邏輯“ 0”是低電平 0~。 步進(jìn)電機(jī)選型為兩相四線型 42BYGH403 其額定電流為 器 ， 驅(qū)動(dòng)器 HST3525 實(shí)現(xiàn)其輸入接口為脈沖信號(hào)和轉(zhuǎn)向信號(hào) ，使能端懸空。上位機(jī)初始化后，應(yīng)在輸出脈沖前，設(shè)置細(xì)分?jǐn)?shù) (MS MS MS0)。 HST3525 是采用專利技術(shù)研發(fā)的細(xì)分型高性能步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 ,適合驅(qū)動(dòng)任何中小型 相電流以下兩相或四相混合式步進(jìn)電機(jī)。 由于步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為衡量步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。 ，即每一個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) 176。、五相的為 176。電機(jī)相數(shù)不同，其步距角也不同，一般二相電機(jī)的步距角為 176。關(guān)節(jié)軸承圖紙如圖 。 在撥動(dòng)開(kāi)關(guān)時(shí)，務(wù)必把開(kāi)關(guān)撥到底。 并啟動(dòng)開(kāi)發(fā)板，你就可以看到程序在開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行了。 圖 SD_Writer 2) 將 SD 卡安裝到開(kāi)發(fā)板中并啟動(dòng)，快速敲空格鍵讓開(kāi)發(fā)板停留在uboot 的啟動(dòng)畫(huà)面，如 圖 所示： 圖 uboot 3) 輸入 dnw 50008000 下載你要燒寫(xiě)的程序，如圖 所示 ： 圖 dnw下載 然后從 dnw的 usbportTransmitTransmit發(fā)送你要生成的 文件。 1 表示撥碼需要調(diào)到 On； 0 表示撥碼需要調(diào)到 Off。 （ dnw 下載程序使用，需先安裝 dnw 驅(qū)動(dòng)。 OK6410 裸機(jī)程序的燒寫(xiě) ，我們需要做好開(kāi)發(fā)板數(shù)據(jù)線以及電源線的連接。 將 文件拷貝到 Ubuntu 的 /forlinx 目錄下，該文件 可自行上網(wǎng)下載，也可以在 OK6410 開(kāi)發(fā)板 用戶基礎(chǔ)資料光盤(pán)的“實(shí)用工具”文件夾中 找到 。 Ubuntu 是一個(gè)以桌面應(yīng)用為主的 Linux 操作系統(tǒng)，官網(wǎng)下載 Ubuntu 進(jìn)行安裝。 RVDS 編譯工具為 ARM 架構(gòu)提供了最優(yōu)異的支持， 它在代碼的速度和大小上有了許多重要改進(jìn)。它的使用使源碼文件的管理和編譯工程變得非常方便。 目前全球基于 ARM 處理器的 40 億個(gè)產(chǎn)品設(shè)備中，大部分的軟件開(kāi)發(fā)是基于 RealView開(kāi)發(fā)工具。另外，該板可連接飛凌公司與之相配套使用的串口擴(kuò)展板、 WIFI 模塊、攝像頭模塊等。 OK6410 開(kāi)發(fā)板上集成了多種高端接口，如復(fù)合視頻信號(hào)、攝像頭、 USB、 SD 卡、液晶屏、以太網(wǎng)，并配備溫度傳感器和紅外接收頭等。所有這些結(jié)構(gòu)上的提高，都是 ARM9 處理器不可比擬的 [1]。武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 1 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)相關(guān)工具介紹 OK6410 開(kāi)發(fā)板介紹 隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展， ARM 處理器經(jīng)歷了包括 ARM ARM9 在內(nèi)的多個(gè)發(fā)展歷程，而 ARM11 的成熟應(yīng)用必將為嵌入式的發(fā)展帶來(lái)新的活力，使更高 端的產(chǎn)品應(yīng)用成為可能。每2ms 機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制程序運(yùn)行一次，判斷還需運(yùn)轉(zhuǎn)步數(shù)及方向，傳遞給電機(jī)驅(qū)動(dòng)，步進(jìn)電 機(jī)旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度，機(jī)械臂移動(dòng)到對(duì)應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)。 S3C6410 采用了 64/32 位內(nèi)部總線架構(gòu)。 ， S3C6410 的 GPIO 口輸出高電平為 ，為了能驅(qū)動(dòng)HST3525 芯片。本次設(shè)計(jì)采用細(xì)分型高性能步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 HST3525 芯片作為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 系統(tǒng)初步介紹 本次設(shè)計(jì)主要包含五大部分： 機(jī)器人機(jī)械部分， Delta 機(jī)器人以 42 步進(jìn)電機(jī)作為動(dòng)力，使用 1:27行星減速器，可以獲得更大的力矩以及更高的精度。LEWIS 公司推出了新開(kāi)發(fā)的并聯(lián)式VARJAX“虛擬軸機(jī)床”，引起廣泛關(guān)注。對(duì)于困難的地下工程，如上方挖掘，也可以利用并聯(lián)機(jī)構(gòu)。 6．由于并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性具有高度非線性、強(qiáng)禍合的特點(diǎn)，使得其控制較為復(fù)雜。 3．串聯(lián)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)電機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)大都放在運(yùn)動(dòng)的大小臂上，增加了系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)慣性，惡化了系統(tǒng)的動(dòng)力性能；而并聯(lián)機(jī)器人很容易將電機(jī)置于基座上，減少了運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，極大地提高了系統(tǒng)的動(dòng)力性能。研究動(dòng)力學(xué)特性的方法通常有以下：拉格朗日 (L 眼 range)法、牛頓一歐拉 (Newton 一 Euler)法、凱恩 (Kane)法、高斯 (Gauss)法等。下面分別對(duì)并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、機(jī)構(gòu)性能等方面的主要研究成果和趨武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 勢(shì)進(jìn)行闡述： 、速度和加速度分析兩部分。 Delta 機(jī)器人是一種具有 3 個(gè)平動(dòng)自由度的高速并聯(lián)機(jī)器人，也是目前商業(yè)應(yīng)用最成功的并聯(lián)機(jī)器人之一。到 1978 年，澳大利亞的 Hunt 教授指出這種機(jī)構(gòu)更接近于人體的結(jié)構(gòu)，可以將此平臺(tái)作為機(jī)器人機(jī)構(gòu)。 S3C6410 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) III 目 錄 緒論 ............................................................................................................................................ 1 1 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)相關(guān)工具介紹 ........................................................................................................ 5 OK6410 開(kāi)發(fā)板介紹 ................................................................................................ 5 RVDS 開(kāi)發(fā)工具介紹 ................................................................................................ 6 交叉編譯環(huán)