【正文】 一個16位的可編程計數(shù)器，它的基本時鐘頻率可以通過預(yù)分頻器設(shè)置，用于產(chǎn)生波形輸出，測量輸入波形，統(tǒng)計脈沖個數(shù)，可以作為定時中斷功能和獨立時鐘基準。凍結(jié)：計時器和計數(shù)器均保持運行，直到TSCR的TSFRZ位被置1.等待：計數(shù)器保持運行，直到TSCR的TSWAI位被置1.正常：計時器和計數(shù)器均保持運行直到TSCR的TEN位和MCCTL的MCEN位被分別清0[3]。這是一套用C語言進行編程的集成開發(fā)環(huán)境——本文智能車定位系統(tǒng)的軟件設(shè)計部分就是在此開發(fā)環(huán)境下完成的。其中包括集成開發(fā)環(huán)境IDE、處理器專家、全芯片仿真、可視化參數(shù)顯示工具、項目工程管理、C 交叉編譯器、匯編器、鏈接器以及調(diào)試器。每個應(yīng)用程序都經(jīng)過了使用象CodeWorrior 這樣的開發(fā)工具進行編碼、編譯、編輯、鏈接和調(diào)試的過程。CodeWarrior的主窗口如圖8所示圖8 CodeWarrior的主窗口 USBDM介紹 新款BDM（Background Debug Mode）調(diào)試器是專門為Freescale 公司的基于HCS08，HCS12 和ColdFire V1 內(nèi)核的處理器設(shè)計的，用USB 口接PC 機，命名為USBDM。 如下圖是USBDM 調(diào)試器內(nèi)部的照片，右側(cè)是USB 標準B 型接口，接用戶的PC 端USB 主機接口。USBDM內(nèi)部示意圖如圖10所示圖10 USBDM內(nèi)部示意圖 靠近左側(cè)6 芯BDM 調(diào)試電纜插座下方，有一個J4 的3 針的跳線，用來選擇BDM 調(diào)試接口中的BDM 信號是連接到6 芯BDM 調(diào)試頭的信號線1，還是接信號線3。建議用戶將目標板上的BKGD 調(diào)整到3，以避免誤操作引起的損壞。當(dāng)用戶第一次使用USBDM 連接到PC 的USB 端口時，系統(tǒng)會提示由用戶提供USBDM 的驅(qū)動。使用的軟件是CodeWarrior for HCS12 （）時， 復(fù)制在CodeWarrior for HCS12 （）\prog\gdi 目錄下，在調(diào)試時選擇TBDML 調(diào)試接口即可。剛開始制作的時候，不知道攝像頭的視野以及采集視頻的效果，可以使用此軟件進行測試，點擊界面上的捕獲，此程序開始采集圖像，采集完成之后，通過USB串口將圖像傳給上位機，處理之后顯示出來，在界面中點擊“捕獲圖像”，可以將圖像保存在硬盤上，文件的保存路徑為d:\My Documents\CCD照片。前面提到過攝像頭旋轉(zhuǎn)180度放置，即攝像頭采集到的第一行圖像是最靠近小車的圖像，攝像頭正常放置時所采的圖像如圖18所示：圖18 攝像頭正常放置時所采的圖像攝像頭旋轉(zhuǎn)180度放置時所采的圖像如圖19所示圖19 攝像頭旋轉(zhuǎn)180度放置時所采的圖像 攝像頭從左上方向右開始掃描，由于攝像頭翻轉(zhuǎn)了180度，實際上攝像頭是從相對于小車來說的右下方開始向左上方掃描，這樣采集到的圖像就成了如圖所示的狀態(tài)，這樣做有什么好處呢？ 由于小車近處的圖像比較清晰，并且干擾較少，近處的黑線比較好找，只要找到近處的黑線，再根據(jù)近處的黑線的位置來搜索遠處的黑線，提取的黑線受到的干擾就少，算法簡單且提取到的黑線的正確率非常高。將攝像頭旋轉(zhuǎn)180度之后正好滿足這樣的條件。圖像采集與處理的主程序流程圖如圖20所示開始 場信號控制策略行信號對上一行采集的圖像進行處理，提取黑線中心其它的一些處理是是否否 圖20 圖像采集與處理的主程序流程圖： 在采集圖像的過程中，上電之后的第一幀不采集，主要是因為剛上電時，電壓不穩(wěn)定，干擾較多。場中斷流程圖如圖21所示: 單片機捕捉到場同步信號進入場中斷第一幀奇偶場圖像采集前的初始化準備進行圖像采集相關(guān)變量的初始化將field置為true返回是否奇場偶場圖21 場中斷流程圖 行中斷程序流程圖如下，圖中的m和n為全局變量，用于控制采集的第幾行和每隔幾行采集一次。從圖中可以看出來，當(dāng)m=5的時候才進行采集，也就是說，經(jīng)過了25個行中斷才開始采集，這是因為圖像的前二十多行為行消隱信號，并不是真正的視頻信號，不能采集。amp。另外還有一個一維數(shù)組coord[48]用來存放每行黑線的位置。這種方法是最簡單的方法，當(dāng)室內(nèi)光線較好并且干擾較少時，使用這種方法也能很好的提取出黑線。如圖23所示：圖23 原圖 由圖可以看出，當(dāng)閾值較大時，近處有干擾，閾值較小時，遠處的黑線丟失。 方案二：設(shè)定兩個閾值，前25行（近處）使用較小的閾值，后面的行（遠處）使用大閾值。圖24 但新的問題又來了，不同地方的環(huán)境是不同的，上午與下午就不一樣，不同的教室的光照強度也不一樣，這就需要經(jīng)常設(shè)定閾值，在這樣的條件下，反復(fù)修改閾值來應(yīng)對環(huán)境的改變顯然是太麻煩了。在小車行駛的過程中，假設(shè)小車的速度能達到3m/s，在這種速度下，小車采集到的前后兩幅圖像的位置相差才12cm，在賽道上，距離12cm的兩點的環(huán)境相差很小，于是，我們可以利用上一次采集到的圖像的黑線中心的灰度值再加上一個常量當(dāng)做此次黑線的閾值。對于這種問題，我們考慮過給閾值設(shè)定一個最大的上限，但設(shè)置后效果不好，特別是處理陽光直射時的圖像的時候，由于閾值被限定在較小的范圍內(nèi)，很難提取到黑線，所以，我們最終沒有使用這種方案。 這樣設(shè)置的閾值對環(huán)境的適應(yīng)性很強，由于是根據(jù)當(dāng)前采集到的圖像進行處理的，所以，不論小車是從較暗的地方進入光線較好的地方還是從亮的地方進入較暗的地方，或者是陽光直射，都可以很好的提取出黑線。但這種方法也有優(yōu)點，就是編程較為簡單。在圖像中，濾波完成的任務(wù)有去處噪點，判斷提取的黑線是否是正確的黑線，判斷黑線的類型是直道，彎道還是圓弧。搜索算法流程圖如圖26所示：開始第一行圖像所有的點全部處理第二行圖像搜索的中心位置是第一行黑線的位置將上一行黑線中心位置加上上一行同上兩行的差值當(dāng)做當(dāng)前行要搜索圖像的中心位置搜索到黑線是否是否搜索到的黑線多于一個設(shè)置標志位，在程序中進行其它處理否是取離搜索位置最近的點當(dāng)做黑線的中心位置是確定黑線位置否結(jié)束圖26 搜索算法流程圖 按照圖中方式確定要進行搜索的區(qū)域，確定搜索區(qū)域之后首先按照上面閾值確定的方法確定出此行的閾值，然后用閾值對圖像進行二值化，并求得黑線的中心位置。使用搜索的方法確定黑線的位置可以濾掉場地上的大部分干擾，并且程序的處理量小。攝像頭看到的十字線的情況如圖27所示：圖27 攝像頭看到的十字線的情況對于十字線的檢測，網(wǎng)上流傳的方法主要有： (1)兩個上升沿法，即從左到右進行檢測，如果檢測到有兩次的灰度值增加較大，則認為是十字線。 以上兩種方法都有道理，對于第一種方法，如果起跑線正好在圖中的位置的時候，當(dāng)然能檢測到，但是，如果起跑線稍微斜一點，就不好檢測了；對于第二種方法，將某一個區(qū)域內(nèi)的所有的點統(tǒng)計一便，如果總數(shù)在某個范圍內(nèi)的時候則認為是十字線，這種方法比較簡便，所以我們采用這種方法檢測十字線。在程序中，計算出舵機的控制量之后，使用小車直線行駛時的舵機位置的占空比的值減去舵機的控制量當(dāng)做賦給舵機的值。kp3的值越大，小車在進入彎道的時候會提前轉(zhuǎn)彎，kp3的值越大，提前的越多，但是不能提前太多，容易從內(nèi)道沖出。我們在這種方法的基礎(chǔ)之上，做了一些改動。如圖29所示：圖29 為了解決圖中所示的問題，我們在小車從直道進入彎道的時候，讓小車向反方向轉(zhuǎn)一下，使小車在入彎的時候從外道或者沿線入彎，這樣就保證了小車在出彎的時候能夠在賽道上。為了區(qū)分大S和直道入彎，我們在程序中加了一個變量linecount，此變量記錄一段時間內(nèi)的直道連續(xù)出現(xiàn)的次數(shù)，一旦進入彎道，就將此變量清零。在程序中，當(dāng)linecount5時，判斷為直道入彎。 選取第28行的原因：這時從光電小車上找到的靈感，因為我們在調(diào)試的時候發(fā)現(xiàn)，攝像頭的小車轉(zhuǎn)彎的時候沒有光電的靈活，因此，我們就測量了光電小車的前瞻距離，然后將其移植到攝像頭的小車上，對應(yīng)的是圖像的第28行，所以，我們使用28行對舵機進行PD控制。 (2)電機速度設(shè)定值的確定。具體的思想是這樣的：在直道上的時候，控制量較?。恢钡廊霃澋臅r候，由于直道上速度較高，所以要增大控制量，在入彎之前將速度降下來；在彎道中，舵機轉(zhuǎn)到位之后，可以將速度稍微提高。將程序中需要用到的并且可能需要修改的常量利用宏定義引出。這種情況下，就可以使用宏定義define Center 30定義完成后，在程序中要用到攝像頭中心位置的時候，使用Center代替，而不是用30。如果沒有宏定義，修改一個常量就要到程序的不同地方去找，很浪費時間且容易出錯。 和往屆飛思卡爾CCD智能車相比，我這次的設(shè)計在技術(shù)上還有明顯的不如之處，例如在賽道類型的識別算法和閉環(huán)速度控制方面該系統(tǒng)都沒實現(xiàn)，這也是我以后要努力學(xué)習(xí)的方向，通過這些我也認識到了，對于一個綜合的控制系統(tǒng)，它的技術(shù)核心在于控制算法，硬件只是基礎(chǔ)，系統(tǒng)性能的好壞，主要取決于它的控制算法是否優(yōu)越，是否先進。參考文獻[1] 全國大學(xué)生飛思卡爾比賽論壇[2] 黃智偉 全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽電路設(shè)計錦集【M】. 北京理工大學(xué)出版社 2009[3] 林曉飛，劉彬，張輝．基于Freescale 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USBDM 驅(qū)動安裝示意圖：插入USB接口彈出如下窗口：點“是，僅這一次（Y）”出現(xiàn)下面對話框：點“否，暫時不”出現(xiàn)下面對話框：選“從列表或指定位置安裝（高級）”點“下一步”出現(xiàn)下邊對話框：選擇“C:USBDmreLeasc20091118Drlver”點下一步：點“完成”即完成驅(qū)動安裝。 //存放圖像byte coord[48]=0。byte ov=0。byte flag=0。//送LCD顯示圖片byte field_over=0。 //旋轉(zhuǎn)編碼器脈沖數(shù)word pulsebuf=0。//初設(shè)閾值byte error=0。 //兩書的絕對值byte zero_num=0。byte cross=0。//中心坐標word Steer。byte Kp=1。byte Kp2=3。byte Kp4=5。signed even_diff=0。 //黑線斜率signed SetAngle=0。 //圖像二值化函數(shù) const byte asc[][6] ={ { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 }, // sp { 0x00, 0x00, 0x00, 0x2f, 0x00, 0x00 }, // ! { 0x00, 0x00, 0x07, 0x00, 0x07, 0x00 }, // { 0x00, 0x14, 0x7f, 0x1