采用Linux2.6的智能小车
作者:sam山野人   文章来源:www.roboticfan.com   更新时间:2007-8-23 17:51:13  打印此文    浏览数:

硬件:

1.      车体
2.      S3C2410A开发板
3.      红外测距传感器
4.      伺服器(舵机)
5.      直流电机
6.      电机驱动板
7.      电源

软件:

1.      Linux2.6.14内核,包括:Nand Flash、USB、NET、PWM、ADC等驱动;Yaffs等文件系统。
2.       VIVI
3.      Busybox1.6

主要目标:

使车体能自主地在平地行驶,能躲避一定高度和大小的障碍物。

下一目标:

优化行走算法、行走路线预测、自选行走路线等。

加入编码轮,实现PID。

开发简述:

1. 在前几个月已完成了PRJ1:智能小车的开发,PRJ2硬件跟PRJ1相同,实现功能也基本相同,最大不同的是PRJ1采用UCOSII操作系统,PRJ2采用Linux,由于工作比较忙,PRJ1的介绍稍后撰写发布。

2. 开发板是一年多前买的,自带的linux 是2.4 的版本,现在很多开发板都已经用上2.6 了,我当然也想用2.6 做平台了,于是开始了linux2.6.14 的移植,用了大概花了3 个星期左右,其中也尝试了2.6.18 和2.6.22 ,编译后运行时老是出现visual address什么什么的错误,再网上也没查到原因,于是放弃了。 linux2.6.14的移植也算比较顺利, Nand Flash 、 USB、 NET、 Yaffs等都很快弄好了。我是在业余时间做的,平时要上班,花了三个星期自己感觉也不算慢了。

3. 内核移植完了下一步当然是文件系统了,首先是移植Busybox1.6 ,然后建立目录结构、编写好linuxrc 还有hosts 、passwd 等配置文件,在mtd 上划出一个分区建立yaffs ,把目录结构、Busybox 等都copy 过去,启动时用这个yaffs 分区做根目录。具体的网上也有很多文章参考,这里就从简了。

4. 要使车体工作需要控制三个硬件:

a. 红外测距传感器--- 车体的唯一一个传感器,最大探测距离80cm ,负责探测车体周围的障碍物,车体上没有其他接触开关等传感器,所以车体的安全保障就靠它了。

b. 伺服器--- 负责带动红外测距传感器旋转,使它能探测到不同角度的距离,这里设计是前方 lang="EN-US" style="font-family: Times New Roman">140度范围旋转,也就是说能探测前方 140度范围的障碍物的距离。

c. 直流电机--- 负责车体移动。通过了PWM 信号驱动电机驱动板来调节车体的运行速度,前方障碍物距离远时运行速度可以快些,当离障碍物距离近时运行速度可以慢些或者停车。

5. 红外测距传感器输出的是模拟电压信号(当障碍物距离远输出电压低,当障碍物距离近输出电压高),所以要用到ADC ,需要编写S3C2410_adc 驱动。

6. 伺服器和直流电机都需要用到PWM信号,PWM信号是由定时器产生的,S3C2410 有五路定时器,linux 占用了一个,查看linux 内核源码,确定是占用了timer4 ,其余的4 个就可以选用了,选用timer0 驱动伺服器,timer1 驱动直流电机,分配好了立刻动手编写S3C2410_pwm 驱动;车体运行除了要控制速度还需要控制方向(前进、后退、左转、右转等),需要通过 I/O对电机驱动板进行控制,本来应该另外编写驱动程序来完成这些的,但考虑到控制对象是一样的(电机),而且控制方向和控制速度关系比较密切,所以把控制 I/O的代码也写到 S3C2410_pwm里面去了,用起来也方便。

7. 到此,内核和驱动都已经准备好了,下一步要实现的就是应用程序了,包括小车的行走模式、行走算法、障碍物探测等,使用了两个线程来完成这些任务:

a. MeasureThread()--- 探测线程:主要实现伺服器在 140度区间来回转动,带动红外测距传感器也随之转动;每转过一定角度就测量障碍物距离;根据测量结果通知 MotionThread()做相应的动作,例如:前方障碍物距离在安全范围,通知 MotionThread()前进;左前方有障碍物,通知 MotionThread()往右转;前方障碍物距离比较近,通知 MotionThread()减速,前方障碍物距离比较远,通知 MotionThread()加速。通过全局变量 Motion_status实现通信。

b. MotionThread()--- 运动控制线程:根据MeasureThread()设置的状态控制车体运动。当有障碍物时车体需要左转或右转以避开障碍物,当障碍物刚好在安全距离阀值附近时,会出现抖动(有障碍 -  左转 - 无障碍-  停-  有障碍- 左转),这里采取了每次转动要至少保持一定时间(例如: 200ms),在这段时间内禁止改变车体运动状态,通过互斥锁 mutex_turning来实现这种同步。

相关链接:

原文链接以及源程序下载:http://www.roboticfan.com/blog/user_2005/4599/archives/2007/200782214125.shtml

作者博客链接: http://coolwyc.roboticfan.com

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