【正文】 極細微的位處理操作 (bitbanding)可最大限度地使用內(nèi)存，并且提供創(chuàng)新的外設控制 （ b）內(nèi)部存儲器 － 32KB 單周期 Flash 用戶管理的 Flash 塊保護，以 2KB 塊大小為基礎 用戶管理的 Flash 數(shù)據(jù)編程 用戶定義和管理的 Flash 保護塊 － 8KB 單周期 SRAM （ c) 通用定時器 － 3 個定時器，每個都可配置為一個 32 位定時器或兩個 16 位定時器，或用來啟動一個 ADC 事件 － 32 位定時器模式： 可編程的單次觸發(fā) (oneshot)定時器 可編程的周期定時器 使用外部 時鐘作為輸入時的實時時鐘 在周期和單次觸發(fā)模式下進行調(diào)試期間，當控制器使 CPU 的暫停 (Halt)標志有效時的暫停操作 (stalling)可由用戶來控制使能 ADC 事件觸發(fā)器 － 16 位定時器模式 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 10 帶有 8 位預分頻器的通用定時器功能 可編程的單次觸發(fā)定時器 可編程的周期定時器 在調(diào)試期間，當控制器使 CPU 的暫停 (Halt)標志有效時的暫停操作(stalling)可由用戶來控制 使能 ADC 事件觸發(fā)器 － 16 位輸入捕獲模式 輸入邊沿計數(shù)捕獲 輸入邊沿時間捕獲 － 16 位 PWM 模式 簡單 PWM 模式， PWM 信號的輸出反相可由軟件編程 （ d）可遵循 ARM FiRM 規(guī)范的看門狗定時器 － 帶有可編程裝載寄存器的 32 位向下計數(shù)器 － 帶有使能的獨立看門狗時鐘 － 帶有中斷屏蔽的可編程中斷產(chǎn)生邏輯 － 提供鎖定寄存器保護，以防止軟件跑飛 (runaway)的情況 － 帶有使能 /禁能的復位產(chǎn)生邏輯 － 在調(diào)試期間，當控制器使 CPU 的暫停 (Halt)標志有效時的暫停操(stalling)可由用戶來控制使能 （ e) 同步串行接口 (SSI) － 主機或從機操作 － 可編程的時鐘位速率和預分頻 － 獨立的發(fā)送和接收 FIFO， 16 位寬、 8 單元深 － Freescale SPI、 MICROWIRE 或 Texas 工具同步串行接口的可編程接口操作 － 從 4 到 16 位的可編程數(shù)據(jù)幀大小 － 用于診斷 /調(diào)試測試的內(nèi)部回送測試模式 （ f) UART － 2 個完全可編程的 16C550類型 UART － 獨立的 16 8 發(fā)送 (Tx)和 16 12 接收 (Rx) FIFO，減少 CPU 中斷服務裝載 － 帶小數(shù)分頻器的可編程波特率發(fā)生器 － 可編程的 FIFO 長度，包含 1 字節(jié)深度的操作提供常用的雙緩沖接口 － FIFO 觸發(fā)點為 1/8, 1/4, 1/2, 3/4 和 7/8 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 11 － 用于起始、停止和奇偶的標準異步通信位 － 錯誤 起始 位檢測 － linebreak 的產(chǎn)生和檢測 （ g) ADC － 單輸入和差分輸入配置 － 當用作單端輸入時有 2 路 10 位通道（輸入） － 采樣速率： 500,000 次 /秒 － 靈活、可配置的模數(shù)轉(zhuǎn)換 － 4 個可編程采樣轉(zhuǎn) 換序列的入口長度為 1 到 8，同時帶有相應的轉(zhuǎn)換結(jié)果 FIFO － 每個序列由軟件或內(nèi)部事件（定時器，模擬比較器， PWM 或 GPIO）觸發(fā) （ h) 模擬比較器 － 3 個獨立集成的模擬比較器 － 可配置輸出來：驅(qū)動輸出管腳、產(chǎn)生中斷或啟動一個 ADC 采樣序列 － 將外部管腳輸入與外部管腳輸入相比或與內(nèi)部可編程的電壓參考相比 （ i) I2C － 在標準模式中，主機和從機接收和發(fā)送操作的傳輸速度高達 100Kbps；在高速模式中，傳輸速度高達 400Kbps － 中斷產(chǎn)生 － 主機具有仲裁和時鐘同步，多主機支持，以及 7 位尋址模式 （ j) PWM － 3 個 PWM 發(fā)生器模塊 (每個 PWM 發(fā)生器模塊產(chǎn)生兩個 PWM 信號 )，每個模塊具有一個 16 位計數(shù)器、兩個比較器、一個 PWM 發(fā)生器和一個死區(qū)(deadband)發(fā)生器 － 一個 16 位計數(shù)器 在 Down 或 Up/Down 模式中運行 16 位裝載值控制的輸出頻率 可同步進行裝載值的更新 在到達零和裝載值時產(chǎn)生輸出信號 － 兩個比較器 同步進行比較器值的更新 匹配時產(chǎn)生輸出信號 － PWM 發(fā)生器 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 12 根據(jù)計數(shù)器和比較器輸出信號執(zhí)行的操作來構(gòu)造輸出 PWM 信號 產(chǎn)生 2 個獨立的 PWM 信號 － 死區(qū)發(fā)生器 產(chǎn)生 2 個 PWM 信號，可編程的死區(qū)延時適用于驅(qū)動 halfH 橋 可被旁路，使輸入 PWM 信號不被修改 (unmodified) － 靈活的輸出控制模塊，每個 PWM 信號的 PWM 輸出使能 每個 PWM 信號的 PWM 輸出使能 可選擇每個 PWM 信號的輸出反相（極性控制） 可選擇每個 PWM 信號的故障處理 在 PWM 發(fā)生器模塊中的定時器同步 在 PWM 發(fā)生器模塊范圍內(nèi)定時器 /比較器更新的同步 PWM 發(fā)生器模塊的中斷狀態(tài)匯總 － 可啟動一個 ADC 采樣序列 （ k) GPIO － 高達 34 個 GPIO，取決于配置 － 中斷產(chǎn)生可編程為邊沿觸發(fā)或電平檢測 － 在讀和寫操作中通過地址線進行位屏蔽 － 可啟動一個 ADC 采樣序列 － GPIO 端口配置的可編程控制 弱上拉或下拉電阻 2mA, 4mA 和 8mA 端口驅(qū)動 8mA 驅(qū)動的斜率控制 開漏使能 數(shù)字輸入使能 （ l) 電源 － 片內(nèi)線性穩(wěn)壓器 (LDO)，具有用戶可調(diào)的 ~ 可編程輸出 － 控制器上的低功耗選項：睡眠和深睡眠模式 － 外設的低功耗選項：軟件控制單個外設的 關斷 － LDO 帶有檢測未調(diào)整電壓和自動復位的功能，可由用戶控制使能 － 帶 電源掉電檢測，可通過中斷報告該狀況或者復位 － 片內(nèi)溫度傳感器 （ m) 靈活的復位源 － 上電復位 (POR) － 復位腳有效 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 13 － 掉電 (BOR)檢測器向系統(tǒng)警報電源下降 － 軟件復位 － 看門狗定時器復位 － 內(nèi)部線性穩(wěn)壓器 (LDO)輸出變?yōu)椴环€(wěn)定 （ n) 其它特性 － 6 個復位源 － 可編程的時鐘源控制 － 可對單個外設的時鐘進行門控以節(jié)省功耗 － 遵循 IEEE 標準的測試訪問端口 (TAP)控制器 － 通過 JTAG 和串行線接口的調(diào)試訪問 － 完整的 JTAG 邊界掃描 LM3S615 方框圖 圖 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 14 復位電路 復位電路是為了防止 現(xiàn)場卻出現(xiàn)了“死機”、“程序走飛”等現(xiàn)象， 復位電 路設計的好壞，直接影響到整個系統(tǒng)工作的可靠性。 － 采用為小型嵌入式應用方案而優(yōu)化的 32 位 ARM174。 圖 顯示單元 電源 底板電路部分 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 9 微控制器 LM3S615 特 性 LM3S615 微控制器包含以下的特性： （ a） 32 位 RISC 性能 RISC（ reduced instruction set puter，精簡指令集計算機）是一種執(zhí)行較少類型計算機指令的微處理器 。的 Thumb2 指令集來降低內(nèi)存的需求量，進而降低成本。如擁有廣泛使用的開發(fā)工具，片上系統(tǒng)（ SoC）的底層結(jié)構(gòu) IP 的應用，以及眾多的用戶群體。小車在迷宮中行走我要時時掌握小車的具 體狀態(tài)，還應設計顯示單元。再加上前面說的檢測單元。 第一：迷宮尺寸的限制，小車不能過長； 第二：小車的電機不能過小，要提供足夠的動力； 第三：保證用做簡單的機械結(jié)構(gòu)完成設計。或 180176。也就是說小車的寬度大概就是 8cm～ 9cm。 看看迷宮的尺寸： 迷宮底板的尺寸為 ，上面共有 88 個標準迷宮單元格。我設計的小車也是如此，發(fā)動機就是小車的動力裝置，底盤就是小車的電路附著板，車身就是小車的整體框架，電氣設備就是小車的電路部分。 數(shù)碼管共有 8個，第 1到 5數(shù)碼管分別指示 U1到 U5五個傳感器的狀態(tài)，第6個數(shù)碼管空閑，第 8個數(shù)碼管顯示電池的電壓。 小車具有以下特點： （ 1） 體積小，寬度只有迷宮格的一半； （ 2） 五組可測距的紅外線傳感器，靈敏度方便現(xiàn)場調(diào)節(jié)； （ 3） 電機為步進電機，控制容易； （ 4） 電池為 2200mAh， 的可充電鋰電池； （ 5） 支持電池的電壓監(jiān)測，避免電量不足帶來的麻煩； （ 6） 一個按鍵，完全滿足了實際需要； （ 7） 預留了 6 個 GPIO 口，一個串口，一個 SPI 接口。 小車 可謂是一種具有人工智能的小型機器人，當 小車 放入起點，按下啟動鍵之后，它就必須自 行決定搜尋法則并且在迷宮中前進、轉(zhuǎn)彎、記憶迷宮墻壁資料、計算最短路徑、搜尋終點等功能。如圖 圖 迷宮 自動走迷宮小車 是使用嵌入式微控制器、傳感器和機電運動部件構(gòu)成的一種智能行走裝置 。 系統(tǒng)的硬件設計：選擇系統(tǒng)所需要的硬件， 完成硬件之間的連接，端口的分配等。 所研究的工作主要包括： 系統(tǒng)的需求分析：對現(xiàn)有的系統(tǒng)進行研究，確定系統(tǒng)的方案。 我所做的工作是 完成該新型高速 智能車電控系統(tǒng)設計、安裝及調(diào)試，具體包括主驅(qū)動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等的電路設計，實現(xiàn)車輛驅(qū)動系統(tǒng)的調(diào)速、車輛自動轉(zhuǎn)向和緊急制動停車等計算機控制電路。傳感器就是 小車 的眼睛，用來獲取各方面的信息，送到 LM3S615（ 微控制器 ）中處理，然后驅(qū)動步進電機，由步進電機執(zhí)行相應的動作，包括加減速，轉(zhuǎn)彎，停止。 這更體現(xiàn)了小車研究的重要性。 有組數(shù)據(jù) 我們看看： 隨著社會對汽車節(jié)能、環(huán)保、安全要求的日益嚴格以及人們對乘坐舒適性、駕駛便捷性要求的日益提 升，電子化、信息化、網(wǎng)絡化和智能化成為汽車產(chǎn)品先進性的重要體現(xiàn)。 自動走迷宮小車在迷宮中 自動搜尋路線這種系統(tǒng)可以應用到 汽車產(chǎn)業(yè)中，汽車在道路中行 駛，自動選取最優(yōu)路徑，可大大減少 對能源的浪費，并可以減少交通事故的發(fā)生， 但是必須有智能交通系統(tǒng)與之匹配 ， 智能交通技術(ITS)，是指將先進的信息技術、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術、電子控制技術、計算機處理技術等應用于交通運輸行業(yè)從而形成的一種信息化、智能化、社會化的新型運輸系統(tǒng)，它使交通基礎設施能發(fā)揮最大效能。 當今社會經(jīng)濟發(fā)展迅速，人們生活水平不斷提高， 擁有私家車已不再是夢想，它正 逐步 走進 每家每戶， 汽車的日益增多也 隨之帶 來許多問題 。在普通家庭轎車消費中，智能車的研發(fā)也是很有價值的，比如霧天能見度差，人工駕駛 經(jīng)常發(fā)生碰撞，如果用上這種設備，激光雷達會自動探測到前方的障礙物，電腦會控制車輛西安工業(yè)大北方信息工程學院畢業(yè)設計（ 論文） 3 自動停下來，撞車就不會發(fā)生了。 智能車有著極為廣泛的應用前景。同濟大學 2020 年研發(fā)了一輛無人駕駛清潔能源電動 游覽車，最高時速為 50km/h，可應用于人們觀光旅游。汽車的智能化可以減輕駕駛員的疲勞，適應復雜的天氣條件，減少交通事故的發(fā)生 。設計車速高速公路為 80km/h，一般道路為 20 km/h。兩套計算機系統(tǒng)分別進行 視覺住處處理，完成信息融合、路徑規(guī)劃、行為與決策控制等功能。 THMR— V（ TsingHua Mobile Robot V） 清華 V 型 智能車 是清華大學計算機系智能技術與系統(tǒng)國家重點實驗室在中國科學院院士張鈸主持下研制的新一代智能移動機器人，兼有面向高速公路和一般道路的功能。 2020 年 6月，國防科技大學研制的第 4代無人駕駛汽車試驗成功，最高時速達 76km，創(chuàng)下國內(nèi)最高紀錄。 1992 年，國防科技大學研制成功了我國第一輛真正意義上的無人駕駛汽車。 國內(nèi)外發(fā)展情況 我國從上世紀 80 年代開始著手無人駕駛汽車的研制開發(fā)，雖與國外相西安工業(yè)大北方信息工程學院畢業(yè)設計（ 論文） 2 比還有一些距離，但目前也取得了階段性成果。智能車輛是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、自動行駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，是典型的高新技術綜合體。 研究背景 近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，道路的通行能力、交通的安全性、能源的損耗、環(huán)境污染等問題越來越突出。對智能化的車輛控制系統(tǒng)的不斷研究完善，相當于延伸擴展了駕駛員的控制、視覺和感官功能，能極大地促進道路交通的安全性。 智能汽車首先有一套導航信息資料庫，存有全國高速公路、普通公路、城市道路以及各種服務設施 (餐飲、旅館、加油站、