分享到：標簽：嵌入式Linux 模糊控制 共享內存 移動機器人
　　隨著科學技術的發展和社會的需要，移動機器人技術得到了迅速發展，正在滲透到各行各業中，使人們的生活更加便利。現今以單片機為核心的移動機器人存在處理數據量有限、控制系統速度低、人機交互機制單一等缺點，不能滿足機器人多任務的要求。系統中增加協處理器的系統結構也得到了廣泛應用，雖然可以管理多種傳感器，但這種結構卻增加了硬件的冗余度和復雜度，見參考文獻。為此，提出了以嵌入式處理器S3C2440為核心的多任務機器人控制系統。
　　1控制系統硬件設計
　　控制系統選用兩輪獨立驅動小車為移動式機器人平臺，后輪為一個尼龍萬向輪。處理器為三星公司的S3C2440，系統主頻最高可達533 MHz，外接512 MB的NAND Flash和64 MB的SDRAM，支持SPI、I2C、UART等接口，滿足移動機器人控制系統的需求，如圖1所示。
　　
　　圖1系統硬件組成
　　整個控制系統工作過程如下：語音識別芯片LD3320通過SPI總線接口接人ARM處理器，處理器可以對識別的結果進行分析和匯總，并通過查表提取出操作人員的命令碼；同時，處理器通過串口讀取機器人當前的航向信息；超聲波測距和紅外線地面檢測模塊由處理器的GPIO引腳控制；通過控制兩自由度的云臺，可以進行多方位的超聲波障礙物檢測，利用LD3320模塊的MP3播放功能播放所檢測到的障礙物距離和路況信息。控制系統根據傳感器的數據和所識別的操作人員的命令碼，利用信息融合技術提取環境特征，通過路徑規劃技術作出決策，控制電機狀態，最終控制機器人的姿態。
　　2控制系統軟件設計
　　在軟件設計中，將系統中所有要處理的任務劃分為不同的、相互獨立的任務模塊。根據系統的性能指標和技術要求，可將任務劃分為：語音識別、航向測量與計算、超聲波測距、電機控制、信息處理等任務。
　　2.1進程的創建與狀態轉換
　　移動機器人控制系統在初始化完成后，利用系統調用fock機制分別為語音識別、航向測量與計算和超聲波測距等任務產生相應的子進程，實現方式如圖2所示。進程創建成功后，操作系統會根據調度算法進行進程調度，這使系統在行駛過程中，能夠及時響應語音命令。
　　
　　圖2系統多進程設計的實現方式
　　2.2進程間通信機制
　　在信息處理進程中，需要對不同任務返回的有效數據進行信息處理和融合。由于不同進程的數據段、堆棧段是相互隔離的，因此，采用共享內存的進程間通信方式，在程序中可以使用shmget從系統中取出一塊未使用的物理內存并映射到用戶空間，如圖3所示。
　　
　　圖3共享內存機制示意圖
　　在兩個進程之間建立共享內存的具體實現步驟如下：
　　①在調用fock（）前，使用shmget創建新的共享內存，返回值為共享內存標識碼：
　　shmid = shmget（IPC_PRIVATE，1，PERM）
　　//申請一個字節共享內存
　　②調用fock（）函數，創建子進程，根據fock（）的返回值區分父進程和子進程，并分別在兩個進程中使用shmat映射一塊共享內存，即允許當前進程訪問創建的共享內存：
　　if（fock（）） p_addr= shmat（shmid，0，0）；
　　//將共享內存映射到父進程
　　else{c_addr=shmat（shmid，0，0）；}//將共享內存映射到子進程
　　其中，shmid為shmget（）函數的返回值，即共享內存標識碼。