基于QT／E的ARM／DSP嵌入式系統的直流電機監控界面的設計與實現

摘要：以嵌入式微處理器ARMDSP主從控制模式下設計直流電機控制系統，重點介紹基于QT／Embedded設計的直流電機監控系統界面，包括串口通訊和電機控制。搭建基于嵌入式操作系統Linux的開發環境，采用C++語言進行應用程序界面的開發，根據基于串口的應用層協議，實現主從控制器間的數據通信。并完成Linux操作系統的移植，通過觸摸屏實現人機交互。
關鍵詞：S3C2440；TMS320F2812：Linux；QT／Embedded；直流電機；圖形化用戶界面

0 引言
嵌入式技術在機器人控制領域應用廣泛，它集中了機械工程、自動化控制以及人工智能等多門學科的最新科研成果，已經成為當前科技研究和應用的焦點與重心。而機器人控制系統需要解決的關鍵問題之一就是電機控制技術。本課題基于嵌入式系統處理器ARMDSP主從控制模式的硬件平臺，利用Linux操作系統，對直流電機的控制進行研究，設計了基于QT的應用程序開發，以圖形的方式給用戶提供操作接口，實現對電機更加直觀的狀態顯示和靈活的控制。

1 控制系統的整體設計
本系統的主控制器由基于32位ARM。
920T的RISC處理器Samsung S3C2440嵌入式開發板構成，內部運行嵌入式Linux操作系統，主要負責系統的控制以及與從控制器DSP的通訊等任務，主控制器通過串行通信接口(UART)實現與從控制器的數據通信，包括發送特定數據格式的控制指令和接收DSP控制器返回的傳感器數據。利用Linux操作系統搭建平臺并開發基于QT的圖形界面，通過觸摸屏實現人機接口，完成對電機和傳感器的控制和傳感器數據的顯示。從控制器采用32位定點控制器TMS320F2812，主要完成對電機的控制，以及反饋給主控制器ARM9當前的運動狀態。控制系統整體結構設計框圖如圖1所示。

2 串行通信設計
本系統中主控制器ARM9與從控制器TMS320F2812之間的通訊采用串行通信接口，即UART口。TMS320F2812的SCI模塊利用中斷進行控制，其接收和發送是雙緩沖的，二者可獨立地工作于全雙工模式。串口通過兩個可以復用和具有優先級的I／O引腳SCITXD和SCIKXD分別用于發送和接收數據，RS-232與DSP中的TTL電平之間需要配驅動和隔離電路可以組成一個簡單的通信接口。在ARM9和DSP之間采用了符合RS-232標準的驅動芯片MAX3232進行串行通信，MAX3232芯片功耗低、集成度高，具有兩個接收和發送通道。TMS320F2812串行接口電路如圖2所示。

在TMS320F2812的串行通信接口工作時，其功能可以通過軟件可編程實現，當接收到數據后，通過事件管理器模塊中的通用定時器，PWM單元以及捕獲單元對電機的方向和速度進行控制。