ARM-Linux嵌入式系统在轮式移动机器人上的应用
基于嵌入式系统的移动机器人控制设计
基于嵌入式系统的移动机器人控制设计【摘要】本文详细的分析了机器人的研究趋势，和嵌入式技术。
针对嵌入式在移动机器人上的应用，进行了嵌入式设计。
以帮助大家认识和了解嵌入式在移动机器人中应用的先进性和实用性。
【关键词】ARM嵌入式;移动机器人引言移动机器人，是一个、动态决策和规划、行为的控制、集环境的感知和执行等多功能在于一体的综合系统。
它是集中了ARM嵌入式、单片机、计算机工程、自动化控制工程多学科的研究成果，它代表了机电一体化的最高地位，是在目前科学的技术发展中最值得开发的一项技术。
随着各种机器人的性能在不断地完善，移动机器人的应用范围的到了很大的扩展，不仅在工农业、医学治疗、服务等各行各业中获得了广泛的使用，另外在城市的安全、国家防御和空间探测领域等危险场合发挥了很好的作用。
所以，移动机器人技术已经获得了世界各国的普遍关注。
一、机器人的研究方向和ARM传感器、自动控制以及遥控操作器的移动载体组成的机器人系统。
移动机器人具有自由移动功能，在代替人从事特别危险的、恶劣的（如高压、缺氧等）环境下工作和人所不能够涉及到的（如宇宙空间等）环境作业方面，比一般机器人更加的机动和灵活。
移动机器人是一种在复杂环境下工作的，具有自行组织、自主运行、自主规划的智能机器人，融合了计算机技术、信息技术、通信技术、微电子技术和机器人技术等。
嵌入式系统是“控制、监视或者辅助装置、机器和设备运行的装置”（原文为devices used to control，monitor，or assist the operation of equipment，machinery or plants）。
主要特点为耗电少功能强、16位/32位双指令集和众多合作伙伴。
主要应用于工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品。
二、硬件设计机器人移动机构应用的是三轮的结构（一个驱动轮加两个随动车轮）。
驱动轮采用的是13VDC伺服电机，随动轮直径为15cm，驱动轮直径为12cm。
基于ARM的嵌入式Linux系统移植技术研究与应用.
电子科技大学硕士学位论文基于ARM的嵌入式Linux系统移植技术研究与应用姓名：钱连举申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：江春华20060103摘要摘要近年来，随着计算机技术、通信技术的迅速发展，特别是互联网的迅速普及和３ｃ（计算机、通信、消费电予）合一的加速，微型化和专业化成为发展的新趋势，嵌入式系统开发己经成为了信息产业的热点。
基于ＡＲＭ硬件平台及Ｌｉｎｕｘ操作系统的嵌入式产品应用开发已成为主流。
而在嵌入式的开发过程中，针对目标平台的操作系统移植成为影响嵌入式产品开发进度的一个关键因素。
本文正是基于上述现状，对基于ＡＲＭ平台的Ｌｉｎｕｘ系统移植技术进行了全面的分析，对系统引导、文件系统等诸多方面的移植进行了研究与实现。
主要工作包括：１．系统分析了Ｌｉｎｕｘ内核的结构、各功能模块及其对系统移植的影响，并总结分析了内核对系统移植的支持和限制。
２．提出了在Ｌｉｎｕｘ下进行系统移植的内容、重点及基本方法，分析了Ｌｉｎｕｘ源代码树与ＡＲＭ系统移植的相关性。
３．剖析了嵌入式Ｌｉｎｕｘ系统引导、内核启动、设备驱动、文件系统等相关技术。
４．在此基础上，对Ｌｉｎｕｘ向目标平台的系统移植进行了实现。
关键词：嵌入式系统，Ｌｉｎｕｘ，ＡＲＭ，系统移植，内核ＡｂｓｔｒａｃｔＡｂｓｔｒａｃｔＲｅｃｅｎｔｌｙ，ａｌｏｎｇｗｉｔｈｔｈｅｆａｓｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｏｍｐｕｔｅｒａｎｄｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｒａｐｉｄｐｏｐｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＩｎｔｅｍｅｔａｎｄｓｙｎｃｒｅｔｉｓｍａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｏｆｓｐｅｃｉａｌｉｚａｔｉｏｎｔｕｒｎｉｎｔｏｔｈｅ３Ｃ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ＆ＣｏｎｓｕｍｅＥｌｅｃｔｒｉｃ），ｍｉｃｒｏｍａｔｉｏｎａｎｄｂｅｃｏｍｅｔｈｅｍａｉｎｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｒｅｎｄ，ａｔｔｈｅｓａｎｌｅｔｉｍｅ，ｅｍｂｅｄｄｅｄｐｒｏｄｕｃｔｓｔｏｔｈｅｍａｉｎｓｔｒｅａｍｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｓｙｓｔｅｍｐｏｒｔｉｎｇｔａｒｇｅｔ‘ｐｌａｔｆｏｒｍｉｓｔｈｅｍａｉｎｆａｃｔｏｒｗｈｉｃｈａｆｆｅｃｔｓｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｅｍｂｅｄｄｅｄ—ｓｙｓｔｅｍｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．ＡＳｔｈｅａｂｏｖｅｉｓｓｕｅｓ，ｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓｍａｋｅｓａｄｅｔａｉｌｅｄａｎａｌｙｓｉｓａｔｔｈｅｏｒｉｅｓａｎｄｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｆｏｒｐｏｒｔｉｎｇＬｉｎｕｘｔｏＡＲＭｅｍｂｅｄｄｅｄＳｙｓｔｅｍ．ＴｈｉｓｔｈｅｓｉｓａｌｓｏｅｘｐｌｏｒｅｓａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｔｈｅｐｏｒｔｉｎｇｏｆＢｏｏｔＩｏａｄｅｒ．ｆｉｌｅｓｙｓｔｅｍａｎｄｏｔｈｅｒｐａｒｔｓ．ａｒｅＴｈｅｍａｉｎｒｅｓｕｌｔｓａｓｆｏｌｌｏｗｓ：１．ＴｈｅａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆＬｉｎｕｘｉＳａｎｌｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｔｅｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｗｉｔｈＬｉｎｕｘｔＯＬｉｎｕｘｋｅｒｎｅｌｐｏｒｔｉｎｇｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅｓｕｐｐｏｒｔ＋ｓａｎｄｒｅｓｔｒｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｏｒｔｉｎｇｉｓｉｎｔｒｄｕｃｅｄｔｏｏ．２．Ｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔ，ｅｍｐｈａｓｉｓａｎｄｂａｓｉｃａｐｐｒｏａｃｈｒｅｓｏｕｒｃｅａｒｅｓｙｓｔｅｍｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．ＴｈｅｎｔｈｅｔｒｅｅｏｆｔｈｅｃｏｄｅｓｏｆＬｉｎｕｘｉｓｐｏｒｔｉｎｇ．ａｎａｌｙｚｅｄ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｔｈｅｐａｒｔｓｗｈｉｃｈｈａｓｍｕｃｈｒｅｌａｔｉｏｎｗｉｔｈＡＲＭｓｙｓｔｅｍ３．ＴｈｅｓｙｓｔｅｍａｒｅｐｏｒｔｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｏｆＢｏｏｔｌｏａｄｅｒ，ｋｅｍｅｌ’ｓｓｔａｒｔｕｐ，ｄｅｖｉｃｅｄｒｉｖｅｒ，ｆｉｌｅａｎａｌｙｚｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ：４．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｔａｒｇｅｔｐｌａｔｆｏｒｍｉｓｇＮｅｎＫｅｙｗｏｒｄｓ：ＥｍｂｅｄｄｅｄＳｙｓｔｅｍ，ＡＲＭ，Ｌｉｎｕｘ，Ｓｙｓｔｅｍｐｏｒｔｉｎｇ，ＫｅｒｎｅｌＩＩ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
Linux系统在嵌入式平台Ark1600上的移植与应用
Linux系统在嵌入式平台Ark1600上的移植与应用摘要：随着嵌入式系统市场的不断扩展，Linux系统在嵌入式系统中的应用越来越广泛。
本文主要介绍了Linux系统在Ark1600嵌入式平台上的移植和应用，首先分析了嵌入式平台的特点以及Linux系统的优势，然后详细讲解了Linux系统在Ark1600嵌入式平台上的移植步骤和方法，包括嵌入式Linux内核的配置和编译、文件系统的制作和加载等内容。
在此基础上，本文还介绍了Linux系统在Ark1600嵌入式平台上的应用，包括网络应用、多媒体应用、数据存储和处理等领域。
最后，本文对Linux系统在嵌入式平台上的发展趋势做了简要的展望。
关键词：嵌入式系统，Linux系统，移植，Ark1600，应用。
一、引言随着嵌入式系统市场的不断扩展，嵌入式系统的应用领域越来越广泛，从工控、自动化设备到手持设备、智能家居等。
而Linux系统在嵌入式系统中的应用越来越广泛，越来越多的嵌入式设备都采用了Linux系统作为操作系统。
本文主要介绍了Linux系统在Ark1600嵌入式平台上的移植和应用。
二、嵌入式平台的特点和Linux系统的优势嵌入式系统相对于传统计算机具有一些特点，如体积小、功耗低、可靠性高、实时性强等。
而Linux系统相对于其他操作系统具有一些优势，如开源、免费、高度可定制等。
因此，Linux系统在嵌入式系统中的应用越来越广泛。
三、Linux系统在Ark1600嵌入式平台上的移植1. 嵌入式Linux内核的配置和编译在移植Linux系统到嵌入式平台上时，需要进行内核的配置和编译，以适应嵌入式平台的特点和硬件环境。
具体步骤如下：（1）选择正确的内核版本和配置文件；（2）进行内核的配置，包括支持的硬件设备、文件系统、网络协议、驱动等；（3）进行内核的编译和生成镜像文件；（4）将内核镜像文件烧录到嵌入式平台中。
2. 文件系统的制作和加载在Linux系统中，文件系统是操作系统中最重要的组成部分之一，包括根文件系统、临时文件系统等。
基于ARM的嵌入式Linux系统研究与应用.
山东大学硕士学位论文基于ARM的嵌入式Linux系统研究与应用姓名：王彦堂申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：李贻斌20070529山东大学硕士学位论文摘要当前，嵌入式系统已经广泛地应用到人们生活的各个领域。
同时，随着嵌入式处理器性能的不断增强，特别是３２位高性能嵌入式微处理器的广泛使用，嵌入式操作系统逐渐成为嵌入式系统中最重要的组成部分。
而在各种嵌入式操作系统中，Ｌｉｎｕｘ凭借其代码公开，性能稳定，网络功能强大等多方面的优势，在嵌入式系统中被广泛地采用，得到了嵌入式系统设计者的普遍认可．研究Ｌｉｎｕｘ操作系统理论，进行嵌入式Ｌｉｎｕｘ系统的移植和应用程序的开发，具有重要的理论意义和现实意义。
研究课题以３２位ＡＲＭ架构的嵌入式处理器￥３Ｃ２４１０Ａ为硬件平台核心，系统地介绍了￥３Ｃ２４１０Ａ处理器和系统的硬件组成。
在此基础上重点研究了嵌入式Ｌｉｎｕｘ系统的构建和移植，其中首先研究了基于Ｌｉｎｕｘ的嵌入式交叉开发环境的构建。
之后详细地研究了系统引导程序的原理，分析了系统引导程序ⅥⅥ的结构并在此基础上实现了ｖＩⅥ的移植。
接下来论文研究了ＡＲＭＬｉｎｕｘ内核结构和启动引导过程，讨论了ＡＲＭＬｉｎｕｘ内核移植及配置编译的具体方法和过程。
作为嵌入式Ｌｉｎｕｘ移植的另外一个重点，课题还详细地研究了嵌入式Ｌｉｎｕｘ根文件系统的结构、根文件系统内容的构建以及如何为嵌入式系统进行多文件系统的选择。
在完成Ｌｉｎｕｘ内核与文件系统的移植后研究了嵌入式Ｌｉｎｕｘ驱动程序的原理，设计了Ｓ３Ｃ２４１０Ａ微处理器扩展ＣＡＮ总线接口，给出了ＡＲＭＬｉｎｕｘ上ＣＡＮ设备驱动程序实现方法。
课题最后还研究了嵌入式Ｌｉｎｕｘ系统下的图形用户界面，在分析国内外嵌入式ＧＵＩ的特点和ＭｉｎｉＧＵＩ的技术优势基础上，介绍了为嵌入式Ｌｉｎｕｘ系统配置、编译和安装ＭｉｎｉＧＵＩ的方法，而且以一个状态显示界面程序为实例介绍了ＭｉｎｉＧＵＩ程序的设计方法．关键词：ＡＲＭ；嵌入式Ｌｉｎｕｘ；ＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ：内核；ＭｉｎｉＧＵＩ山东大学硕士学位论文ＡＢＳＴＲＡＣＴＰｒｅｓｅｎｔｌｙ，ｅｍｂｅｄｄｅｄｓｙｓｔｅｍｓａ∞ｗｉｄｅｌｙａｐｐｌｉｅｄｉｎａｌｍｏｓｔａｌｌｆｉｅｌｄｓ．Ｍｃａｎｗｌａｉｌ磊ｗｉｔｈｔｈｅｕｎｃｅａｓｉｎｇｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｅｍｂｅｄｄｅｄｐｒｏｅ髂ｓｏｒ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｔｈｅｗｉｄｅｕｓｅｏｆｔｈｅ３２ｂｉｔｓｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，ｅｍｂｅｄｄｅｄｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓｇｒａｄｕａｌｌｙｂｅｃｏｍｅｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔｏｆｔｈｅｅｍｂｅｄｄｅｄｓｙｓｔｅｍｓ．Ｉｎａｌｌｋｉｎｄｓｏｆｅｍｂｅｄｄｅｄｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓ，Ｌｉｎｕｘｈａｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｏｐｅｎｓｏｕｒｃｅ，ｇｏｏｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ａｎｄｓｔｒｏｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｎｅｔｗｏｒｋｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ，ＳＯｉｔｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｅｍｂｅｄｄｅｄｓｙｓｔｅｍｓａｎｄａｃｃｅｐｔｅｄｂｙｔｈｅｅｍｂｅｄｄｅｄｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎｅｒｓ．ＩｔｉｓｏｆｇｒｅａｔｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆＬｉｎｕｘｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｔｏｐｏｒｔｔｈｅｅｍｂｅｄｄｅｄＬｉｎｕｘｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｏｄｅｖｅｌｏｐｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｄｕｒｅ．Ｔｈｅ￥３Ｃ２４１０ＡＣＰＩＪａｎｄｔｈｅｓｔｎｌｅｔｕｒｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｈａｒｄｗｌｕ蛤ｐｌａｔｆｏｒｍａｌ＇ｔ）ｆｉｒｓｔｌｙａｌｌｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．ＢａｓｅｄＯｎｔｈｉｓ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｓｔｏｂｕｉｌｄｅｍｂｅｄｄｅｄＬｉｎｕｘｓｙｓｔｅｍａｎｄｐｏｒｔｉｔｉｎｔｏｔｈｅｔａｒｇｅｔｈａｒｄｗａｒｅｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｃｒｉｂｅｓｈｏｗｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｔｈｅｃｒｏｓｓｃｏｍｐｉｌｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ａｆｔｅｒｔｈｅｒｃ∞ａｒｅｌａｏｆｔｈｅｗｏｒｋｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｅｅｍｂｅｄｄｅｄｂｏｏｔｌｏａｄｅｒａｎｄｔｈｅａｎａｌｙｓｅｓｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＶＩ￣，Ｉ，ＶⅣＩｈａｓｂｅｅｎｐｏｒｔｅｄｉｎｔｏｔｈｅｔａｒｇｅｔｈａｒｄｗａｒｅｐｌａｔｆｏｒｍ．ＢａｓｅｄＯｎｔｈｅａｎａｌｙｓｅｓｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆ１．，ｉｎｕｘｋｅｒｎｅｌ．ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｏｆｋｅｒｎｅｌｐｏｒｔｉｎｇａｎｄｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ雠ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ＴｈｅｎｔｈｅｂｕｉｌｄｉｎｇｏｆｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｔｈｅＬｉｎｕｘｒｏｏｔｆｉｌｅｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｍｕｌｄｐｌｅｔｙｐｅｆｉｌｅｓｙｓｔｅｍａ他ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ＡｔｔｅｒｆｉｎｉｓｈｉｎｇｐｏｒｔｉｎｇｔｈｅＬｉｎｕｘｋｅｒｎｅｌａｎｄｆｉｌｅｓｙｓｔｅｍｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｌｓｏｒｃｓｃａｒｃｌａｃｓｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆＬｉｎｕｘｄｅｖｉｃｅｄｒｉｖｅｒ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｏｆｅｘｐａｎｄｉｎｇＣＡＮｂｕｓｄｅｖｉｃｅｏｎ￥３Ｃ２４１０ＡａｎｄｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｏｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＣＡＮｄｅｖｉｃｅｄｒｉｖｅｒ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｂａｓｅｄＯｉｌｔｈｅｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｅｅｌｍｉｑｕｅａｄｖａｎｔａｇｅａｎｄｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｏｆＭｉｎｉＧＵＩ，ｔｈｉｓａｌｌｐａｐｅｒｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ，ｃｏｍｐｉｌａｔｉｏｎｏｆＭｉｎｉＧＵＩｉｎｅｍｂｅｄｄｅｄＬｉｎｕｘｓｙｓｔｅｍ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ＡＲＭ；ＥｍｂｅｄｄｅｄＬｉｎｕｘ；ＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ；Ｋｅｒｎｅｌ；ＭｉｎｉＧＵＩＩＩ山东大学硕士学位论文符号说明Ｌｉｃｅｎｓｅ，通用公共许可证Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ。
基于嵌入式Linux的自主寻迹机器人的研究
第二章自主式寻迹机器人总体设计2.1自主机器人主体设计本文所研究的自主式寻迹机器人主要应用在平整地面的室内环境中。
机器人主体类似于小型的四轮车，采用车轮驱动方式，两后轮是驱动轮，由直流电机驱动，两前轮是转向轮，通过连杆连接到舵机。
实验车道底色为白色，标有黑色中心线。
以机器人寻迹行驶的速度和稳定性以及智能性作为评价的标准。
2.2数据采集模块的设计与分析数据采集模块是整个系统的“眼睛”，为系统的“大脑”一核心控制模块提供前方的路面信息。
数据采集模块设计的目标是让整个系统能够看得更远更宽，通过采集的数据，能让“大脑”迅速作出反应。
机器人运行的环境是白色底板与黑色引导线，所以数据采集模块从颜色角度來看，只需要能够区分黑白两种颜色即可。
当然为了提高系统的可靠性、快速性，视觉模块最好能够识别出引导线的一些参数，比如引导线的位置、方向、曲率等。
在引导线的设计上，会设置一些干扰和交叉。
机器人要能找到准确的行驶路线，必须能够自主排除干扰。
机器人的线路识别有多种方式，常用的方法有两种，一种是利用红外光电反射传感器的路径识别方案，还有一种是利用CCD摄像头采集路面的信息。
2.2.1红外反射光电传感器采集方案红外反射光电传感器使用一对红外发光管和接收管，红外发光管发出的红外光经过地面反射后被接收管接收。
图2.1展示了红外光电方案的工作原理。
白色可以反射绝大部分红外光，而黑色会吸收绝大部分红外光，因此通过检测接收管的红外光的多少就可以判断传感器检测到的路面是黑色引导线还是白色底板[31。
当然通过一对红外反射光电传感器是远远不能检测到路面上的信息，一般都是采用一排传感器来识别路径。
传感器的设计也有很多讲究：如传感器之间的间隔距离以及径向探出距离和安装高度设计等[4]。
由于光电传感器检测到的都是离散点的信号，信号越多，所采集到的道路信息也越精确，舵机的控制精度也越高。
如果间距太大，可能在传感器之间出现空白，导致检测精度不高，间距太小，会出现传感器之间的干涉，可能导致不能准确的反映道路信息，引起机器人在运行过程中出现晃动。
基于嵌入式ARM和组合滤波的巡检机器人轮速控制
基于嵌入式ARM和组合滤波的巡检机器人轮速控制戚尔江;彭道刚;邱正;关欣蕾【摘要】巡检机器人在未来将应用到工业和生活各个领域,轮速控制系统是实现机器人自主巡检的关键环节.针对工程研发过程中遇到的问题和传统控制系统滤波方式的优缺点,设计了三种滤波相融合的机器人轮速控制系统滤波方案,并在STM32F103嵌入式ARM控制器中采用增量式PID控制算法对其进行轮速控制.实验对复合滤波器使用前后进行实物数据采样和图表对比,验证了三种滤波器的组合方案可以使巡检机器人轮速控制精度较滤波前有较大提高,轮速偏差均值提升至0.6 r/min.【期刊名称】《电测与仪表》【年(卷),期】2018(055)010【总页数】8页(P76-83)【关键词】巡检机器人;滤波;增量式PID;嵌入式;轮速控制系统【作者】戚尔江;彭道刚;邱正;关欣蕾【作者单位】上海电力学院自动化工程学院上海发电过程智能管控工程技术研究中心,上海200090;上海电力学院自动化工程学院上海发电过程智能管控工程技术研究中心,上海200090;上海电力学院自动化工程学院上海发电过程智能管控工程技术研究中心,上海200090;上海电力学院自动化工程学院上海发电过程智能管控工程技术研究中心,上海200090【正文语种】中文【中图分类】TM930 引言智能巡检机器人应用领域较为广泛，从国内外研究现状可以看出其已被广泛用于变电站、校园、工厂、军工、船舶等涉及安全的各个场所[1-2]。
其重要性可见一斑，控制系统的设计是实现智能巡检的前提。
由于巡检场所固定，较多巡检机器人采用恒速前进。
启动方式采用市场上的驱动器内置控制方案进行启动，存在较多不便，鲁棒性较差等缺点。
而且在实际研发机器人的过程中发现，使用集成的驱动器速度反馈，频率测量存在较大干扰。
虽然通过示波器可以测量出速度对应的频率反馈值，但杂波较多，控制器根本无法处理，所以信号滤波尤为重要。
常用的信号滤波方式有一阶滞后滤波法、限幅滤波法、中位值滤波法[3]、算术平均滤波法、递推平均滤波法、加权滑动平均滤波法和复合滤波[4]法等。
基于ARM处理器的嵌入式Linux系统关键技术研究
基于ARM处理器的嵌入式Linux系统关键技术研究一、本文概述随着信息技术的迅猛发展，嵌入式系统已广泛应用于人们的日常生活和工业生产中，其重要性日益凸显。
其中，基于ARM处理器的嵌入式Linux系统因其高效能、低功耗和开源性等特点，成为了研究的热点。
然而，在实际应用中，基于ARM处理器的嵌入式Linux系统仍面临诸多技术挑战，如实时性、稳定性、安全性等问题。
因此，对基于ARM处理器的嵌入式Linux系统的关键技术研究具有重要的理论价值和现实意义。
本文旨在深入探讨基于ARM处理器的嵌入式Linux系统的关键技术研究。
概述嵌入式Linux系统的基本原理和架构，以及ARM处理器的特点。
分析嵌入式Linux系统的实时性、稳定性、安全性等关键技术问题，并提出相应的解决方案。
然后，通过实验验证所提方案的有效性和可行性。
总结研究成果，并对未来的研究方向进行展望。
本文的研究将有助于提升基于ARM处理器的嵌入式Linux系统的性能，推动嵌入式系统技术的发展，为实际应用提供更高效、更稳定、更安全的解决方案。
二、ARM处理器架构与特性ARM（Advanced RISC Machines）处理器是一种广泛应用于嵌入式系统的精简指令集（RISC）架构。
自其诞生以来，ARM架构凭借其高效的能源效率、出色的性能以及良好的可扩展性，已经在嵌入式系统领域占据了主导地位。
高效能源效率：ARM处理器采用了RISC架构，这种架构的设计原则是尽可能简化指令集，减少指令的复杂性和执行时间，从而实现了高效能源效率。
这使得ARM处理器在电池供电的嵌入式设备中得到了广泛应用，如智能手机、平板电脑和物联网设备等。
出色的性能：尽管ARM处理器是精简指令集架构，但其性能却非常出色。
ARM处理器通过流水线技术、超标量技术、乱序执行等技术提高了处理器的性能。
同时，ARM处理器还支持多种内存和I/O接口，使得其能够满足各种嵌入式应用的需求。
良好的可扩展性：ARM架构具有良好的可扩展性，可以通过增加处理器的核心数量、提高处理器的时钟频率、增加处理器的功能单元等方式来提高处理器的性能。
基于ARM的嵌入式linux内核的裁剪与移植
基于ARM的嵌入式linux内核的裁剪与移植前言嵌入式系统一直是计算机行业中的领域之一。
在许多应用程序中，嵌入式系统越来越流行。
嵌入式系统通常使用嵌入式芯片，如ARM芯片，并且它们通常运行Linux内核。
Linux内核是一个开放源代码的操作系统内核。
在嵌入式领域，Linux 内核可以被用于实现各种应用程序。
本文将重点介绍如何基于ARM平台的嵌入式Linux内核进行裁剪和移植。
ARM平台ARM处理器是一种RISC（Reduced Instruction Set Computer）处理器。
这种类型的处理器可用于嵌入式系统开发，因为它具有较低的功耗和高效的性能。
ARM处理器有许多版本，其中包括ARMv6和ARMv7。
ARMv6通常用于嵌入式系统，而ARMv7则用于智能手机和平板电脑等高端设备。
Linux内核的裁剪在嵌入式系统中，Linux内核需要进行裁剪，以适应嵌入式设备的需求。
与桌面计算机相比，嵌入式系统拥有更少的资源，包括RAM、闪存和存储空间。
因此，在将Linux内核移植到嵌入式系统之前，必须将内核进行裁剪。
在裁剪内核之前，您必须确定哪些内核模块是必需的。
一些模块可以从内核中移除，以减少内核的大小。
通常，将不必要的模块和其他功能从内核中移除可以使内核变得更小并具有更好的性能。
另外，裁剪内核时应确保其他组件与内核兼容。
例如，在新内核中可能需要更改驱动程序或实用程序以适应修改后的内核。
裁剪内核可能是一项比较困难的工作，需要深刻了解Linux内核的各个方面，以确保正确地裁剪内核。
移植Linux内核到ARM移植内核是将Linux内核适应新硬件的过程。
在开始移植内核之前，您必须了解嵌入式设备的硬件架构以及所需的内核组件。
移植Linux内核到ARM可以分为以下步骤：1.选择合适的ARM平台和处理器并确定所需的内核选项。
2.下载最新的内核源代码。
3.配置内核选项，并使其适应新硬件。
4.使用交叉编译器编译内核。
ARM系列在嵌入式开发中的应用
ARM系列在嵌入式开发中的应用1. 引言嵌入式系统作为现代科技领域的重要组成部分，广泛应用于通信、汽车、家电、医疗和航空等领域。
ARM（Advanced RISC Machines）架构作为一种低功耗、高性能的处理器架构，已成为嵌入式系统设计的首选。
本文将重点探讨ARM系列在嵌入式开发中的应用，并阐述其在各个领域中的优势。
2. ARM系列简介ARM系列是由英国公司ARM Holdings研发的一种处理器架构。
其特点是指令集精简、功耗低、性能高、体积小、价格低廉。
ARM系列处理器广泛应用于移动设备、智能家居、工控系统和汽车电子等领域。
其架构设计的灵活性使其成为众多嵌入式开发者的首选。
3. ARM系列在通信领域的应用3.1 移动通信ARM系列处理器在移动通信领域应用广泛。
手机、平板电脑等移动设备采用ARM处理器能够提供更高的性能，同时减少功耗，延长电池寿命。
ARM架构还支持多核处理器的设计，使得移动设备能够更快地执行多任务操作。
3.2 网络通信在网络通信设备中，ARM系列处理器可用于路由器、交换机和调制解调器等设备的控制和数据处理。
其低功耗和高性能特点使得网络设备更加节能、稳定，提高了通信的效率和质量。
4. ARM系列在汽车电子领域的应用4.1 发动机控制ARM系列处理器广泛应用于汽车发动机控制单元(ECU)。
通过ARM处理器的高性能和实时性能，可以精确控制发动机的工作状态，提高燃油效率和驾驶体验。
4.2 车载娱乐系统随着智能互联的发展，车载娱乐系统在汽车中的重要性日益凸显。
ARM系列处理器的高性能和多媒体处理能力使其成为车载娱乐系统的首选。
其支持高清视频播放、导航系统和语音识别等功能，提供更加丰富的驾驶乐趣和便捷性。
5. ARM系列在家电领域的应用5.1 智能家居系统智能家居系统是当前家电领域的热门发展方向。
ARM系列处理器具备低功耗和强大的计算能力，可以实现智能家居系统的控制、语音识别和人机交互功能。
一种基于ARM嵌入式系统的低成本小型移动机器人平台
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ｌ 引 言
最近数 十年 中 ， 在机器人 领域 的研究 重点 从传 统 的工
ＡＲ Ｔ Ｍ７ ＤＭＩ 内核 高速 的运 算 性 能 ， 得 Ｓ Ｃ ４ Ｏ 使 ３ ４Ｂ Ｘ 可 以实时完 成移 动 机器 人 复 杂 的控 制 算法 、 电机 的 控制 、 传 感器 信 息 的处 理 以及 与 外 部 的 通讯 等 任务 。Ｐ ＷＭ 定 时器 ， Ｃ和 丰 富的 Ｉ０ 和 中断 有 利于运 动 控制 的 实现 。 ＡＤ ／ Ｌ Ｄ控制器 可 以 方 便 的 实 现 Ｌ Ｄ 显 示 。丰 富 的 片 上 资 Ｃ Ｃ 源， 使得我 们 能够 为移 动机器 人设计 多种外 部 接 口。尤 其 它低 功耗特 性很 好 的满 足 了用 电池 供 电 的移 动机 器 人 的
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３ 位 嵌 入 式 应 用 领 域 内 ，Ａ Ｍ 获 得 了 巨 大 的成 功 。 ２ Ｒ Ａ Ｍ 微 处 理 器 一 般具 有 体 积 小 、低 功 耗 、低 成 本 、高 Ｒ
性 能 的特 点 。例 如 ，由于 它有 大 量 的使 用 寄存 器 ， 指令
第２ ５卷 第 ２期 ２１ ０ ２年 ３月
机 电 产 品 开崖 与 新
Ｄｅ ｅｏ ｍ ｎ ＆ Ｉｎ ｖ ｔ ｎ ｏ ｃ ｉｅ ｙ＆ Ｅｌｃｒ ａ ｒｄ ｃｓ ｖ ｌｐ ｅ ｔ ｎ ｏ ａｉ ｆ ｏ Ｍａ ｈ ｎ ｒ ｅｔｃｌ ｏ ｕ ｔ ｉ Ｐ
Ｖｏ１ ５， ２ ． Ｎｏ． ２ Ｍａｒ． ． ２０１ ２
随着 移动 机器 人 的智 能化 ，控 制方 法 的发展 ，所 需 计 算 量 增 大 。一 般 的单 片 机 等 处 理 器很 难 完 成 控 制 要 求 。而 基 于 Ａ ＲＭ 的嵌 入式 服 务机 器 人 的控 制 器采 用 分 层 与模块 化 结构 。充 分体 现可 扩展 性 、可移植 性 的设 计 原 则 ，同 时 具 有 低成 本 、低 功 耗 、体 积 小 巧 、可 靠 性 高 、 能化 高 以及 通用 性 等特点圆 智 。 嵌入 式 系统 （ Ｓ 是计 算机 技术 、通 信技 术 、半 导体 Ｅ） 技 术 、微 电子技 术 、语 音 图像 数据 传输 技术 ，甚 至 传感 器 等先 进 技术 和 具 体应 用 对象 相 结合 后 的 系统 ， 是硬 其
Ａ ｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈｉ ｐａ ｅ ｒｏｄ ｅ ｈ ｏｔ ｒ ｎ ａｄ ｒ ｅｐａｆｒ ｓｄ ｏｎ ＡＫ Ｍ —Ｌｎｕ ｆｅ ｓｒ ｃ ： ｓ ｐ ｒｉ ｎｔ ｕｃ ｓｔｅ ｓ ｆ ｗａ ｅａ ｄ ｈ ｗａ ｌｔ ｍ ｂａｅ ｒ ｏ ｉ ｘ ｏ ｍｂｅ ｅ ｙｔｍ ，ａ ｈ ｏｒ ｏ ｒｏｌｒｕｓｄ ｄｄ ｄ ｓ ｓｅ ｓｔｅ ｃ ｅｃ ｎｔ ｌ ｅ ｅ
Ｋｅ ｒ ｓ： ｍ ｏ ｉ ｏ ｔ ｅ ｅ ｄ ｄ ｓ ｔｍ ；ＡＲＭ ； Ｌｎｕ ｙ ｗｏ ｄ ｂ ｅ ｒｂｏ ； ｍｂ ｄ ｅ ｙ ｅ ｌ ｓ ｉ ｘ
耗 等 问题 。已较 难满 足相 对 复杂 的嵌入 式应 用 场合 。在
０ 引言
机 器人 技术 是 集机 械工 程学 、计 算机 科学 、控 制工 程 、电子技 术 、传感 器 技术 、仿生 学 等学科 为 一体 的多 学科交 叉 、 合 的综合 性技 术【 结 ” 。而移 动机 器人 是机 器人 技术 中 的一重 要 分 支 ，且 随 着传 感 技术 、计 算 机 科 学 、 人工智 能 及其他 相 关学 科 的迅 速发 展 ，移 动机 器人 正 向
文章 编 号 ：１０ — ６ ３ （０ ２ ２ ０ ６ ０ ０ ２ ６ ７ ２ １ ）０ － ２ － ３
Ａ Ｍ— ｉ ｘ嵌入式 系统在 轮式移 动机器人上 的应ห้องสมุดไป่ตู้ Ｒ Ｌｎ ｕ
张 玫
（ 京 电子 科 技 职 业学 院 ，北 京 １０２ ） 北 ０ ０ ９
摘 要 ：介 绍 了基 于 Ａ ＲＭ — ｗｕ Ｌ＿ ｘ软 硬件 平 台的 嵌入 式 系统 ，作 为核 心控 制 器应 用在 轮 式 移 动机 器人 上 ，
重点 介绍 了平 台的软硬 件 构成 ，并举例 说 明 了控 制过 程 的 实现 ，为教 学和研 究提供 了很 好 的 实验
平 台。
关 键 词 ： 移 动 机 器 人 ；嵌 入 式 系 统 ； Ａ ＲＭ ；Ｌｎ ｘ ｉｕ
中图分 类号 ：Ｔ ２ ２６ Ｐ４．
文 献标 识码 ：Ａ ｄ ｉ ０３ ６ ／． ｓ． ０ － ６ ３２ １ ．２０ ０ ｏ： ．９ ９ｊ ｓｎ１ ２ ６ ７ ．０ ２０ ．１ １ ｉ ０
件 和软 件 紧密捆绑 在 一起 的系统１ 作为嵌 入式 系统 的核 ３ １ 。
１ 移 动 机 器 人 软硬 件 组成
１１ 硬 件 构 成 ．
机器人 的运动 、感 知和 决策 均需 要通 过 控制 器 来完 成 。控制 器 收集各 种传 感器 信 息 ，通过 控制 算法 或 决策 方法 。生 成 机器 人运 动指令 或 执行 器输 出 ，进 而驱 动机 器人 运 动或 发声 。控制 器 还担 任 了人机 接 口的任 务 和 网 络通 信 的任务 ，是机 器人智 能 的核 心。
ｉ ｅ ｒ ｂｏ ，ｔ ｓｐ ｐ ｒｉ ｒ ｄ ｅ ｅ ｓｆｗａｅ ａ ｄ ｈａｄ ｒｅ ｏｆｔ ｅ ｐａｆｒ ｔｕ ｔｒ ，ａ ｄ ｉｕｔａｅ ｅ ｒａｉａｉ ｎ ｏ ｅ ｃ ｎｔｏ ｏ ｅｓ ｎ ｔ ｏ ｔ ｈｉ ａ ｅ ｎｔｏ ｕｃ ｓｔ ｏｔ ｒ ｎ ｒ ｗａ ｌｔｏ ｍ ｓｒ ｃｕ ｅ ｎ ｌ ｓｒｔｓｔ ｅ ｌ ｔｏ ｆｔ ｏ ｒ ｌｐｒ ｃ ｓ， ｈ ｈ ｈ ｌ ｈ ｚ ｈ ｔｉ ｙ ｔｍ ｏ ｅ ｃ ｎ ｎｄｐｒ ｖｄ ｓａｇ ｈｓｓｓｅ ｆ ｒｔａｈｉｇ ａ ｏ ｉｅ ｏｏｄ ｅ ｐ ｒｍ ｅ ａ ｌｔｏ ｍ ． ｘ ｅ ｉ ｎｔｌｐａｆｒ
执 行 速 度 更 快 ，于 是 大多 数 数 据 操 作 都 在 寄存 器 中完
成 ； 它 的 寻址方式 灵活 简单 ，执 行效 率高 ，指令 长度 固 定 等 。在 ＡＲ 中 ，可 以嵌 入嵌 入式操作 系统 ，在此 系统 Ｍ 上可完成 复杂的算法 。可 以代 替 Ｐ Ｃ机完 成各种任 务网 。
ＡＲＭ — ｎ ｘ Ｅｍｂ ｄ ｅ ｙ ｔ ｍ ｎ ｔ ｅＡｐ ｌ ａ ｉｎ ｏ ｅ Ｗ ｈ ｅｅ ｏ ｉ ｂ ｔ － ｕ Ｌｉ ｅ ｄ ｄ Ｓ ｓｅ ｉ ｈ ｐ ｉ ｔｏ ｆｔ ｃ ｈ ｅ ｌｄ Ｍ ｂ ｅＲｏ ｏ ｓ ｌ
ＮＧ ｉ Ｍｅ
（ｅ ｉｇ ｏ ａｏ ａ Ｃ ￣ ｇ ｆ ｌ ｔ ｎｃ ｃ ｎｅ ｅｉｇ １０ ２ ，Ｃ ｉａ Ｂ ｉ ｃｔ ｎｌ ｏ ｅ ｅ Ｅ ｅ ｒ ｉ Ｓ ｉ ｃ ，Ｂ ｉｎ ０ ０ ９ ｈ ） ｊ Ｖ ｉ ｎ ｏ ｃｏ ｅ ｊ ｎ