DSP的半自主远程控制移动机器人芯片解密
1.1 机器人小车的定位模块
芯片解密机器人定位模块主要由电机及其驱动电路、机械传动系统及光电编码器等组成。驱动轮和光电编码器之间采用齿轮传动,传动比为i,光电编码器的分辨率为N(即编码器每旋转一周输出的脉冲数),驱动轮的半径为r,则编码器每输出一个脉冲,对应的轮子在地面走过的距离为
电机控制采用脉宽调制(PWM)的调速方式,并以DSP自带的正交编码脉冲(QEP)电路采集光电编码器的反馈信息,对电机进行闭环PID控制。利用QEP电路捕捉光电编码器的反馈信号可以简化程序的编制,同时采用PID控制原理,可以提高系统的控制精度和稳定性。
电机驱动原理图如图2所示。驱动主芯片为L293B,L293B直流电机驱动芯片允许电压范围在4.5~36V,内有四重推挽(双重H桥集成功放电路)驱动电路,两个通道可以向各自的电机提供l A的驱动电流,并且如果芯片过热,芯片能够自动关断,保障系统不受损坏。当A向、B向为高电平时,则电机A、B电流分别由3脚流向6脚和11脚流向14脚,电机正转;反之,当A向、B向为低电平时,电机电流分别由6脚流向3脚和14脚流向11脚,电机反转。此时,可以用PWM控制芯片上电机使能脚的通断时间比来对电机进行调速,F2407A型DSP芯片支持PWM输出,因此可以很方便地对驱动电机进行调速。
由于DSP芯片自带有正交编码器捕捉模块,因此该部分的电路设计比较简单。光电编码器输出的正交脉冲信号经过非门加以稳定,进入DSP芯片的QEP电路被CPU捕获并识别,再将识别后的信息作为PID控制算法的反馈输入。
1.2 LCD显示及摄像模块
芯片解密LCD显示模块和摄像模块的数据格式都是8位,与单片机等微控制器的接口灵活简单。攝像模块可以输出经压缩后的JPEG格式图像,因此数据量较小,减轻了控制器数据处理的负担,同时缩短了GPRS传输一帧图像的时间,实时性更好。F2407A提供了丰富的I/O接口,用I/O口可以很方便地对LCD模块和摄像模块进行数据的写入和读取。由于LCD模块的数据是写入的,而摄像模块的数据是读出的,因此可以分时复用同一组I/O口,而不会发生冲突。经设计,用不同的控制线分别控制这两个模块的使能端以实现分时复用,均用DSP的I/OPB0~I/OPB7作为它们的数据接口。