基于ARM7的遠程機器人控制系統設計

1 總體方案設計
遠程機器人控制系統由機器人智能控制模塊、機器人監視模塊、以及遠程控制模塊等三部分構成。其工作過程為遠端PC機向機器人控制器發送控制命令，處理器接收到來自遠端的命令，發送到控制器，控制器控制機器人運動；機器人監視系統，通過視頻攝像頭抓取現場圖像，傳送到遠端，在遠端PC上顯示現場圖像。其整體結構框圖如圖l所示。

(1) 機器人智能控制模塊：該部分是系統的核心。采用嵌入式系統設計，能夠自動運行、處理數據，通過RS485總線管理和控制機器人監視模塊。并且控制器通過GPRS模塊，實現機器人智能控制模塊與外部網絡的通訊，使用戶可以通過短信和互聯網等方式實現機器人智能控制模塊的遠程控制，同時，控制器還通過鍵盤和顯示屏為用戶提供人機界面，方便用戶實現本地控制。
(2) 機器人監視模塊：機器人監視模塊通過單片機組成若干小的控制系統控制各驅動單元，并通過統一的控制總線將這些小的控制系統組成網絡，連接到機器人智能控制模塊，受機器人智能控制模塊控制。

2 系統硬件設計
2．1 硬件系統結構
本文選用三星公司S3C4480芯片作為控制器的中心控制模塊，負責和GPRS通信模塊、機器人監視模塊、數據存儲、鍵盤、顯示屏等模塊進行通訊以及系統的數據采集和處理。主要分為兩個部分：即機器人智能控制模塊和機器人監視模塊。
2．2 機器人智能控制模塊的硬件設計
控制器的電路設計部分主要分為如下幾個模塊：
(1)ARM處理器S3C4480的外圍電路模塊：包括電源管理、鍵盤、顯示屏以及SDRAM、Flash等數據及程序存儲設備。
(2)GPRS通信模塊及其外圍電路設計：GPRS模塊用于實現遠程用戶與控制終端的數據傳送，本文選用了西門子公司的MC35I模塊。其外圍電路設計主要完成了MC35模塊的供電部分，數據傳送、模塊啟動和關閉及工作模式指示等部分的電路設計。
(3)串口擴展：GPRS modem撥號上網需要處理器為其提供完整的9線串口，而S3C4480只提供了3線串口。因此本文通過外接雙通道的通用異步收發器STl6C2550擴展了完整的9線串口擴展。
(4)RS485轉換器：通過TI公司的RS485接口芯片75LBC184，實現了S3C4480(單片機)串行口的TTL電平與RS485電平之間的轉換，該芯片的輸入阻抗為RS485標準輸入阻抗的2倍(≥24kΩ)，故可以在總線上連接64個節點。
2．2．1 ARM處理器的外圍電路設計
2．2．1．1 開發板資源的使用
開發板提供了豐富的外部資源，下面對除了電源、時鐘源、復位電路等必要配置外，系統使用到的部分資源作簡要介紹：
外部存儲器配置：2M Bytes Flash、8M Bytes SDRAM，為系統數據、程序和操作系統內核的存儲和運行提供存儲空間。
擴展網口：10M網口，RTL8019AS，該部分用于從PC機上下載操作系統內核和應用程序。
LCD接口(帶LCD顯示屏)：320X240，STN，16級灰度，最大可接640×480256色。
鍵盤：鍵盤和LCD接口用于為用戶提供本地控制的人機交互界面。
串口：兩個標準RS232接口。用于和PC機連接，通過超級終端進行系統調試。
JTAG接口：利用JTAG仿真器町以通過JTAG邊界掃描口進行在線仿真。目前JTAG有兩種標準，即14針接口和20針接口，開發板采用的是標準14針JTAG接口，支持ARM7個系列處理器，支持STD，并口連接，支持網絡調試功能。
2．2．1．2 系統存儲器的分配