東北大學(xué)艾薩克技術(shù)報(bào)告

1、. . . . 東北大學(xué)“艾薩克”設(shè)計(jì)報(bào)告(指導(dǎo)教師: 王愛俠 隊(duì)員: 王亮 王澤坤 燁錦)概述本文以第五屆全國(guó)大學(xué)生智能車競(jìng)賽為背景，介紹了東北大學(xué)創(chuàng)意智能賽車控制系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu)和開發(fā)流程。該比賽采用組委會(huì)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)車模，以 Freescale 半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 32位MCF52233，MCF52234和16 位單片機(jī)MC9S12DG128 為核心控制器，在CodeWarrior IDE開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行下位機(jī)的軟件開發(fā)，在VC+6.0上完成上位機(jī)的軟件開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了可以滿足對(duì)災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)信息采集的要求的創(chuàng)意車。關(guān)鍵字： 創(chuàng)意車 飛思卡爾 VC+6.0abstractNortheastern Uni

2、versity, creative intelligent car control system configuration and the development process has been described in this paper, with the background of the fifth National University intelligent car contest. The competition provisions of the standard car models by the Organizing Committee with the chips(

3、MCF52233，MCF52234, MC9S12DG128) which product by FREESCALE. With the CodeWarrior IDE to lower computer software development, VC + +6.0 for PC software development, to completed a creative vehicle.第一章 緒論現(xiàn)在半導(dǎo)體在汽車中的應(yīng)用原來越普與，汽車的電子化已成為行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。它包括了汽車電子控制裝置，即通過電子裝置控制汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、車身、制動(dòng)防抱死與動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等，到車載汽車電子裝置，即汽車

4、信息娛樂系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、汽車音響與車載通信系統(tǒng)等等，幾乎涵蓋了汽車的所有系統(tǒng)。汽車電子的迅猛發(fā)展必將滿足人們逐步增長(zhǎng)的對(duì)于安全、節(jié)能、環(huán)保以與智能化和信息化的需求。 作為全球最大的汽車電子半導(dǎo)體供應(yīng)商，飛思卡爾一直致力于為汽車電子系統(tǒng)提供全圍應(yīng)用的單片機(jī)、模擬器件和傳感器等器件產(chǎn)品和解決方案。飛思卡爾在汽車電子的半導(dǎo)體器件市場(chǎng)擁有領(lǐng)先的地位并不斷贏得客戶的認(rèn)可和信任。其中在8 位、16 位與32 位汽車微控制器的市場(chǎng)占有率居于全球第一。飛思卡爾的S12 是一個(gè)非常成功的芯片系列，在全球以與中國(guó)圍被廣泛應(yīng)用于各種汽車電子應(yīng)用中。例如引擎管理、安全氣囊、車身電子、汽車網(wǎng)絡(luò)和資訊娛樂等。1.1 背景

5、介紹受教育部高等教育司委托(教高司函2005201 號(hào)文)，高等學(xué)校自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)主辦的“飛思卡爾”杯全國(guó)大學(xué)生智能汽車邀請(qǐng)賽是在飛思卡爾公司資助下以HCS12單片機(jī)為主控微控制器芯片的模型車體的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，制作出具有自主道路識(shí)別能力的智能汽車，是教育部主辦的全國(guó)大學(xué)生五大競(jìng)賽之一。全國(guó)大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽與己舉辦的全國(guó)數(shù)學(xué)建模、電子設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。 4 大專業(yè)競(jìng)賽不同，是以迅猛發(fā)展的汽車電子為背景，涵蓋了控制、模式識(shí)別、傳感技術(shù)、電子、電氣、計(jì)算機(jī)、機(jī)械等多個(gè)學(xué)科交叉的科技創(chuàng)意性比賽。第一屆“飛思卡爾”杯全國(guó)大學(xué)生智能汽車邀請(qǐng)賽于2006 年8 月在清華大學(xué)舉行。來

6、自全國(guó)共57 所大學(xué)的112 支參賽隊(duì)的同學(xué)們?cè)? 個(gè)月的時(shí)間里，歷經(jīng)報(bào)名、資格評(píng)審、賽車制作和調(diào)試，以與技術(shù)報(bào)告的評(píng)審等各個(gè)階段的挑戰(zhàn)，共有25 支參賽隊(duì)參加了決賽，清華大學(xué)2 隊(duì)、交大速度之星隊(duì)與清華大學(xué)1 隊(duì)分列成績(jī)前三名。今年已是第五屆比賽，在本次比賽中，與以往不同加入了創(chuàng)意組的競(jìng)賽。全國(guó)大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽創(chuàng)意組比賽是在繼前三屆智能汽車競(jìng)速比賽之后，為了能夠進(jìn)一步提高大學(xué)生創(chuàng)新能力、豐富競(jìng)賽容、提高競(jìng)賽水平而提出的創(chuàng)意競(jìng)賽。第四屆已經(jīng)成功舉辦了一次創(chuàng)意比賽，從參賽的二十多項(xiàng)作品中評(píng)選出一、二等獎(jiǎng)十名。本屆智能汽車競(jìng)賽將繼續(xù)舉辦創(chuàng)意組比賽，經(jīng)過遴選后的參賽作品將與智能汽車競(jìng)速比賽全國(guó)總決

7、賽一起舉行。為了能夠更加規(guī)創(chuàng)意比賽的競(jìng)賽和評(píng)選，本屆創(chuàng)意比賽采用統(tǒng)一硬件框架平臺(tái)、限定作品主題的方法。參賽隊(duì)伍可以利用統(tǒng)一的硬件平臺(tái)，在限定的主題圍，制作參賽作品。參賽隊(duì)伍之名次以車現(xiàn)場(chǎng)成功演示觀眾與專家評(píng)分為主，本文所述的容即是為本屆比賽而準(zhǔn)備的技術(shù)方案。1.2設(shè)計(jì)思路本智能車按照災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)信息采集的主題思路設(shè)計(jì)，具有圖像信息采集處理，溫濕度采集，聲音采集處理，車身狀況信息反饋，和無線數(shù)據(jù)傳送，遙控與自主駕駛功能。災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)的信息采集，就是能幫助援助人員采集到現(xiàn)場(chǎng)需要的視覺，溫度，聲音等信息從而幫助救助人員更好的對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行判斷，例如它可以自主對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)特定的圖形，特定頻率的聲音進(jìn)行抽取，避免人工的

8、疏漏，當(dāng)然也可以由人工控制以應(yīng)對(duì)特殊情況。例如：人的頭顱是近似圓形，那么小車的攝像頭可以對(duì)它所探測(cè)到的區(qū)域的圓形圖案進(jìn)行提取，如果現(xiàn)場(chǎng)有人員求救，它也可以對(duì)較微弱的聲音進(jìn)行提取與放大，傳回上位機(jī)，最后對(duì)救助人員的行動(dòng)提供良好的信息支持。1.3 創(chuàng)新理念1 無線方式的控制命令發(fā)送于數(shù)據(jù)傳輸，有別于以往的有線線控模式2 一定的數(shù)字圖像處理功能，可識(shí)別特定的簡(jiǎn)單圖像不同于以往單獨(dú)依靠的人為識(shí)別3 具有彩色與灰度兩種圖像采集功能4 配有三軸加速度和溫濕度傳感器，可以較全面的采集現(xiàn)場(chǎng)特征于反饋車體自身狀態(tài)5 可以采集特定頻率圍的聲音信號(hào)6 自主開發(fā)的具有多功能顯示的上位機(jī)軟件，可以全方位的顯示用戶感興趣

9、的信息7 使用飛思卡爾32位MPU和16位MCU等多處理器協(xié)同工作，依靠處理器本省強(qiáng)大的功能，可以很好的進(jìn)行任務(wù)劃分，使系統(tǒng)具有更高的效率。1.4 比賽規(guī)則1參賽作品的主體需要選用上公布的全國(guó)大學(xué)生“飛思卡爾”杯智能汽車競(jìng)賽創(chuàng)新大賽套裝進(jìn)行搭建。平臺(tái)示意圖2作品的主題為“抗震救災(zāi)、綠色家園”。3作品容需要包括的基本的模塊：外部環(huán)境檢測(cè)傳感器與相應(yīng)的信息處理模塊；運(yùn)動(dòng)機(jī)械裝置與驅(qū)動(dòng)控制模塊，建議以各類模型車為基礎(chǔ)；嵌入式計(jì)算機(jī)信息處理模塊；電池與電源管理模塊；核心計(jì)算機(jī)處理模塊必須使用飛思卡爾公司的處理器芯片系列。競(jìng)賽評(píng)比將由競(jìng)賽現(xiàn)場(chǎng)專家組通過現(xiàn)場(chǎng)觀摩作品展示、參賽隊(duì)員提問、現(xiàn)場(chǎng)觀眾投票等環(huán)節(jié)對(duì)

10、于參賽作品評(píng)分并最終確定比賽名次。4 現(xiàn)場(chǎng)比賽規(guī)則參賽隊(duì)伍在競(jìng)賽前一周的時(shí)間，向比賽組委會(huì)提交作品的技術(shù)報(bào)告。競(jìng)賽組委會(huì)將聘請(qǐng)專家給出技術(shù)報(bào)告分?jǐn)?shù)。參賽隊(duì)員按照智能汽車全國(guó)總決賽組委會(huì)統(tǒng)一安排。在現(xiàn)場(chǎng)依次進(jìn)行參賽作品的展示。參賽隊(duì)伍可以利用競(jìng)速比賽現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地和設(shè)置。如果現(xiàn)場(chǎng)競(jìng)速比賽的場(chǎng)地不滿足要求，也可以自行準(zhǔn)備展示輔助裝置。在規(guī)定的時(shí)間，對(duì)自己的作品進(jìn)行講解和展示。同時(shí)回答現(xiàn)場(chǎng)專家組和觀眾的提問。由專家組統(tǒng)一進(jìn)行評(píng)議給出每個(gè)作品的技術(shù)分?jǐn)?shù)，由現(xiàn)場(chǎng)組委會(huì)組織觀眾投票給出作品的展示效果分?jǐn)?shù)。參賽作品的比賽成績(jī)將由技術(shù)報(bào)告分、技術(shù)分?jǐn)?shù)和展示效果分?jǐn)?shù)三部分組成。具體評(píng)價(jià)比例將在比賽開始之前公布第二章

11、整體設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)小車的整體采用模塊化設(shè)計(jì)，各模塊之間關(guān)系由下圖所示圖2.1 系統(tǒng)框圖2.1.1 灰度圖像采集模塊：該模塊采用HQ7620數(shù)字?jǐn)z像頭模塊完成采集任務(wù)。如圖2.2所示。圖2.2 HQ7620數(shù)字?jǐn)z像頭HQ7620攝像頭模塊是基于Omnivision公司的CMOS圖像傳感器- OV7620的方案設(shè)計(jì)；OV7620是OmniVision 公司開發(fā)的1/ 3英寸,30 萬像素CMOS 彩色圖像傳感器,該芯片將CMOS 光感應(yīng)核與外圍輔助電路集成在一起,具有可編程控制與視頻模/ 數(shù)混合輸出等功能。該芯片的主要特性有：最大分辨率為 664 ×492 ，同時(shí)支持VGA (640

12、 ×480 分辨率) 和 QVGA(320 ×240 分辨率) 兩種模式。輸出幀頻在0.5fps30fps 之間可調(diào)。輸出窗口尺寸在 4 ×2 664 ×492 之間可調(diào)。圖像數(shù)據(jù)輸出格式可以為8 位/ 16 位的 YCrCb 4 : 2 :2 ITU2656 、IR2601GRB 4 :2 :2 或RGB Raw Data。能工作在逐行/隔行掃描方式下,也能工作在彩色/ 黑白模式下。上述的所有性能,用戶可以根據(jù)自己的需要,通過 SC2CB 接口設(shè)置芯片相應(yīng)的寄存器進(jìn)行選擇。5V電源供電,工作時(shí)功耗<120mW,待機(jī)時(shí)功耗<10W?？蓱?yīng)用于數(shù)

13、碼相機(jī)、電腦攝像頭、可視、第三代網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、手機(jī)、智能型安全系統(tǒng)、汽車倒車?yán)走_(dá)、玩具，以與工業(yè)、醫(yī)療等多種用途。 基本參數(shù)：        大    ?。?3x27x24(mm)        電    源：DC+5V ±5%        掃描方式：逐行/隔行掃描   

14、0;    最低照度：2.5 lux at f1.4 (3000k)        信 噪 比：> 48 dB最大像素：(H)664 x (V)492； 缺省有效像素：(H)640 x (V)480        數(shù)據(jù)輸出格式：                YCrCb 1

15、6bit/8bit selectable60Hz 16 Bit YCrCb 4:2:2 - 640x48060Hz 8 Bit YCrCb 4:2:2 - 640x480RGB Raw Data Digital Output 16Bit/8Bit selectable        CCIR601, CCIR656, ZV 端口：支持8/16 位視頻數(shù)據(jù)SCCB接口：最大速率支持400 kBit/s        YCrCB或YUV輸出格式：支持TV或監(jiān)視

16、器顯示在上圖顯示的各個(gè)模塊中，灰度圖像采集模塊是為后續(xù)的數(shù)字圖像處理做準(zhǔn)備，先是對(duì)圖像進(jìn)行灰度值合并，然后用梯度算子找到邊緣，然后除噪聲，最后描繪圖中主要元素的邊緣，對(duì)圖形進(jìn)行判斷。車模采用的是大賽組委會(huì)提供的開發(fā)套件，采用4路PWM信號(hào)控制四個(gè)伺服電機(jī)。采用三軸加速度傳感器，對(duì)車輛狀態(tài)進(jìn)行信息采集。2.1.2 彩色圖像采集模塊：彩色圖像采集模塊采用PCT01串口攝像頭如圖2.3，它傳輸?shù)氖荍PEG的圖像格式，最大分辨率640*480；2.1.3 無線數(shù)據(jù)傳輸模塊藍(lán)牙嵌模塊如圖2.4圖2.4 藍(lán)牙嵌模塊a) 簡(jiǎn)介： 藍(lán)牙嵌模塊可以應(yīng)用于各種家電、儀器（如醫(yī)療設(shè)備）等電子信息產(chǎn)品。作為一種線 纜

17、取代方案，它可以直接與單片機(jī)或處理器相連，采用即插即用的方式透明的實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的 無線數(shù)據(jù)傳輸。藍(lán)牙嵌模塊有主從之分，一個(gè)主設(shè)備與一個(gè)從設(shè)備配套使用。當(dāng)藍(lán)牙嵌 模塊硬件電路連接正確，并且加電啟動(dòng)之后，主從設(shè)備會(huì)自動(dòng)建立連接，并且識(shí)別與記憶對(duì) 方設(shè)備，之后，用戶的設(shè)備就可以像使用一條串口線一樣的使用藍(lán)牙嵌模塊。 藍(lán)牙嵌模塊除了一對(duì)配套使用之外，也可以獨(dú)立使用。如用戶的設(shè)備連接一個(gè)從設(shè)備 的藍(lán)牙嵌模塊，這樣，其它的藍(lán)牙設(shè)備如藍(lán)牙PDA 可以搜索到此嵌模塊，并且發(fā)現(xiàn)其 提供的服務(wù)，通過此服務(wù)可以與其建立連接并進(jìn)行通訊。對(duì)于用戶設(shè)備的通訊，仍然像使用 串口線一樣的使用此模塊。 藍(lán)牙嵌模塊提供了安全認(rèn)證功

18、能，當(dāng)用戶設(shè)置使用安全認(rèn)證時(shí)，連接的設(shè)備必須要進(jìn) 行鑒權(quán)，只有通過鑒權(quán)的用戶才能與其進(jìn)行通訊，如果是一對(duì)藍(lán)牙嵌模塊，這些過程都將 自動(dòng)完成（默認(rèn)密碼：1234）。 接一個(gè)藍(lán)牙嵌模塊，功能等同于一條串口線。b) 引腳說明 :1 CLR 狀態(tài)切換開關(guān)（輸入），低電平為參數(shù)設(shè)置狀態(tài)，高電平 0-VCC 為正常工作狀態(tài)。 2 LNK 連接指示（輸出），處于連接狀態(tài)時(shí)輸出高電平，沒有連 0-VCC 接輸出低電平。 3 CTS 清除發(fā)送（輸入） 0-VCC 4 RTS 請(qǐng)求發(fā)送（輸出） 0-VCC 5 TXD 串行數(shù)據(jù)輸出 0-VCC 6 RXD 串行數(shù)據(jù)輸入 0-VCC 7,8,9,10 NC 不接 1

19、1,12,13,14 不存在的引腳15 Sleep 睡眠/喚醒/清地址（輸入），不用時(shí)接高電平 0-VCC 16 Out0 輸出備用端0 17 Out1 輸出備用端1 18 BTC 可以用于電池電壓監(jiān)控，當(dāng)電池最大電壓高于VCC 時(shí)， 0-VCC 需要分壓（如下圖說明）。不用時(shí)可以懸空。 19,20,21,22 GND 電源地 23,24 VCC 電源電壓（輸入） 2.7-3.3V 典型為3V 說明： CTS 和RTS 腳對(duì)于無需流量控制的用戶可以用1k的電阻連接起來形成自握手 11,12,13,14 是DIP24 （雙排直插）刪去的引腳，此產(chǎn)品外型兼容DIP24； 上電前請(qǐng)確保電源電壓和極性

20、正確無誤，藍(lán)牙模塊嚴(yán)禁使用負(fù)壓。（請(qǐng)嚴(yán)格恪守COMS 電路操作準(zhǔn)則; 2.1.4 車輛狀態(tài)采集模塊該模塊采用飛思卡爾的MMA7260三軸加速度傳感器完成；如圖2.5；MMA7260Q與其特性：新型MMA7260Q是XYZ低g加速傳感器，其特性包括：?jiǎn)畏庋b3軸感應(yīng)低壓操作：2.23.6V電流消耗低（典型值：500 A ）休眠模式下電流消耗低(3 A)模擬輸出350Hz 帶寬g選擇：1.5g, 2g, 4g, 和 6g 快速的上電響應(yīng)時(shí)間（1ms）QFN-16 封裝(6mm x 6 mmx 1.45mm)無鉛材料和綠色材料20+85的工作溫度MMA7260Q具有低功耗特性，它包含一個(gè)休眠模式管腳。

21、在休眠模式下， MMA7260Q的最大電流僅為3 A；在普通模式下， MMA7260Q的最大電流為500 A 。由于電池消耗低，壽命延長(zhǎng)，故而使其成為小型電池供電便攜式設(shè)備的理想之選。此外，MMA7260Q 具有快速啟動(dòng)性能。它的休眠模式的喚醒時(shí)間很快，僅為0.5ms。通過將有源低電平休眠模式管腳設(shè)為高電平(Vdd) ，即可實(shí)現(xiàn)觸發(fā)，將X，Y，和Z的輸出從Vss狀態(tài)下恢復(fù)過來。其常規(guī)加電時(shí)間也很快，僅為1ms。第三章 控制系統(tǒng)3.1 控制方案3.1.1 多MPU/MCU控制，整體架構(gòu)如下圖：圖3.1 整體架構(gòu)圖3.1.2 方案細(xì)節(jié)1 電源方案如圖3.2圖3.2 電源方案整個(gè)系統(tǒng)需要的電源分為5

22、v和12V兩種，分別由不同的電路提供a) 12V電源采用MAX734芯片和外圍電路提供如圖3.3圖3.3 MAX734MAX734一款12V輸出的DC-DC轉(zhuǎn)換芯片，在可以輸入只有4.75V的情況下輸出12V電壓，和120mA的電流。是理想的FLASH供電方案。它的外部器件只需用33微法的電容，二極管和18微亨的電感而已，非常簡(jiǎn)單易用。特點(diǎn)：1 穩(wěn)定的+12V（誤差5%）輸出2 穩(wěn)定的120mA的電流輸出3 只需連接簡(jiǎn)單的外部電路特別：在這里我們用此芯片承擔(dān)模擬攝像頭的供電任務(wù)圖3.4 MAX734應(yīng)用電路MAX734的外圍電路如上圖所示。其引腳分別介紹如下。1 腳為開關(guān)引腳（shutdown

23、）,低有效，如果接地芯片不工作，使用時(shí)接VCC；3 腳軟啟動(dòng)（soft-start）,不接；4 腳補(bǔ)償電容輸入端（compensation capacitor input）,接0.001F電容；5 腳為地（GND）；6 腳為泄掉部N溝道場(chǎng)效應(yīng)管能量的接口；7 腳電源輸出；8 腳電源輸入；b) 5V的電源方案采用X7805與外圍電路X7805是三端正電源穩(wěn)壓芯片，采用top220封裝，應(yīng)用非常廣泛，由于部電流的限制，以與過熱保護(hù)和安全工作區(qū)的保護(hù)，使它基本上不會(huì)損壞，如果能提供足夠的散熱片，它能提供大于1.5A的輸出電流，雖然是按照固定電壓值來設(shè)計(jì)的，但是當(dāng)接入適當(dāng)外部器件后，能夠獲得各種不同的

24、電壓和電流。特點(diǎn)：最大輸出電流1.5A輸出電壓5V熱過載保護(hù)短路保護(hù)輸出晶體管安全工作區(qū)保護(hù)圖3.5 7805應(yīng)用電路2 模擬攝像頭數(shù)據(jù)處理方案該系統(tǒng)采用LM1881視頻分離芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)場(chǎng)行中斷的提取如圖3.6LM1881是針對(duì)電視信號(hào)的視頻同步分離芯片，可以直接對(duì)電視信號(hào)進(jìn)行同步分離，準(zhǔn)確地獲得所需的視頻圖像信號(hào)。LM1881可以從0.5-2V的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)極性NTSC制、PAL制、SECAM制視頻信號(hào)中提取復(fù)合同步、場(chǎng)同步、奇偶場(chǎng)識(shí)別等信號(hào)，這些信號(hào)都是圖像數(shù)字采集需要用到的同步信號(hào)，有了它們便可以確定采集點(diǎn)所處的場(chǎng)和行。視頻同步分離芯片LM1881外圍電路如圖2.1所示。其引腳分別介紹如下。1腳

25、為復(fù)合同步輸出（COMPOSITE SYNC OUTPUT），從該端口輸出行同步信號(hào)，表示采集到一行數(shù)據(jù)3，將其連接到MC9S12XDT512的端口P，在P口的中斷中對(duì)采集到的視頻信號(hào)進(jìn)行處理。2腳為視頻信號(hào)的輸入端，從該端口輸入CMOS視頻傳感器采集到的模擬視頻信號(hào)。3腳為垂直同步輸出(VERTICAL SYNC OUTPUT)，從該端口輸出場(chǎng)同步信號(hào)表示采集到新的一場(chǎng)數(shù)據(jù)，將它連接到MC9S12XDT512的端口J，在J口的中斷服務(wù)函數(shù)中將對(duì)圖像數(shù)據(jù)的每一場(chǎng)做出一定的處理。圖3.6 LM1881的外圍電路圖3 板間通信模塊板間通信采用UART模塊在長(zhǎng)距離的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸中，串行通信是一種最通

26、用、最有效的方式。通用異步收發(fā)器(Universal Asynchronous Transmitter Receiver, UART)是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的串行通信協(xié)議，從1980以來，被廣泛地用于微控制器中。該協(xié)議與RS232接口兼容，RS323標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì) (Electronic IndustryAssociation，EIA)與BELL等公司一起開發(fā)的1969年公布的通信協(xié)議。它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在020000b/s圍的通信。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)串行通信接口的有關(guān)問題，如信號(hào)線功能、電器特性都作了明確規(guī)定。RS232用于臺(tái)式計(jì)算機(jī)、工業(yè)、汽車電子和商業(yè)應(yīng)用，例如POS(point-of-sale)

27、設(shè)備。UART是異步通信，支持半雙工和全雙工的數(shù)據(jù)傳輸，其標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)的波特率是可編程的。典型地，UART幀是7位或8位，并且?guī)в?位或2位的停止位；它也支持5位或6位的幀。UART發(fā)送器硬件可隨機(jī)地產(chǎn)生并發(fā)送奇偶位，而接收器的奇偶校驗(yàn)硬件能確保接收數(shù)據(jù)的完整性。UART能隨機(jī)向CPU或DMA的DMA控制器發(fā)出中斷請(qǐng)求。利用DMA控制器，允許應(yīng)用程序代碼在很少或根本沒有軟件干預(yù)情況下，設(shè)置發(fā)送和接收數(shù)據(jù)隊(duì)列。a) RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232的接口標(biāo)準(zhǔn)如表1-1所示。表1RS-232的機(jī)械特征DB-9信號(hào)名功能說明1DCD接收線路信號(hào)檢測(cè)2RXD接收數(shù)據(jù)線3TXD發(fā)送數(shù)據(jù)線4DTR數(shù)據(jù)終端

28、準(zhǔn)備就緒5SGND信號(hào)地6DSR數(shù)據(jù)設(shè)備就緒線7RTS請(qǐng)求發(fā)送線8CTS允許發(fā)送線9RI振鈴指示線聯(lián)絡(luò)控制信號(hào)線數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好（DSR）：有效時(shí)狀態(tài)，表明Modem處于可以使用的狀態(tài)。數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好（DTR）：有效時(shí)狀態(tài)，表明數(shù)據(jù)終端可以使用。這兩個(gè)信號(hào)有時(shí)連到電源上，一上電就立即有效。設(shè)備狀態(tài)信號(hào)有效，只表示設(shè)備本身可用，并不說明通信鏈路可以開始通信了，能否開始進(jìn)行通信要由下面的控制信號(hào)決定。請(qǐng)求發(fā)送（RTS）：用來表示DTE請(qǐng)求DCE發(fā)送數(shù)據(jù)，即當(dāng)終端要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，使該信號(hào)有效。允許發(fā)送（CTS）：用來表示DCE準(zhǔn)備好接收DTE發(fā)來的數(shù)據(jù)，是對(duì)請(qǐng)求發(fā)送信號(hào)RTS的響應(yīng)信號(hào)。數(shù)據(jù)載波檢出（D

29、CD）：用來表示DCE已接通通信鏈路，告知DTE準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。振鈴指示（RI）：當(dāng)Modem收到交換臺(tái)送來的振鈴呼叫信號(hào)時(shí)，使該信號(hào)有效，通知終端，已被呼叫。數(shù)據(jù)發(fā)送與數(shù)據(jù)接收線發(fā)送數(shù)據(jù)（TXD）：通過TXD終端將串行數(shù)據(jù)發(fā)送到Modem。接收數(shù)據(jù)（RXD）：通過RXD終端接收從Modem發(fā)來的串行數(shù)據(jù)。地線SGND：信號(hào)地線，無方向。b）UART工作模式UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)協(xié)議作為一種低速通信協(xié)議，廣泛應(yīng)用于通信領(lǐng)域等各種場(chǎng)合。其工作原理是將傳輸數(shù)據(jù)的每個(gè)字符一位接一位地傳輸，圖3-7給出了其工作模式：.圖3-7

30、UART工作模式其中各位的意義如下：起始位：先發(fā)出一個(gè)邏輯”0”的信號(hào)，表示傳輸字符的開始。資料位：緊接著起始位之后。資料位的個(gè)數(shù)可以是4、5、6、7、8等，構(gòu)成一個(gè)字符。通常采用ASCII碼。從最低位開始傳送，靠時(shí)鐘定位。奇偶校驗(yàn)位：資料位加上這一位后，使得”1”的位數(shù)應(yīng)為偶數(shù)(偶校驗(yàn))或奇數(shù)(奇校驗(yàn))，以此來校驗(yàn)資料傳送的正確性。停止位：它是一個(gè)字符數(shù)據(jù)的結(jié)束標(biāo)志?？梢允?位、1.5位、2位的高電平。 空閑位：處于邏輯”1”狀態(tài)，表示當(dāng)前線路上沒有資料傳送。波特率：是衡量資料傳送速率的指針。表示每秒鐘傳送的二進(jìn)制位數(shù)。例如資料傳送速率為120字符/秒，而每一個(gè)字符為10位，則其傳送的波特率

31、為10×1201200字符/秒1200波特。c) 基于mcf52233/mcf52234的uart設(shè)計(jì)(1) MCF5223x ColdFire UART結(jié)構(gòu)大部分的MCF5223xColdFire設(shè)備包含2個(gè)或3個(gè)一樣的UART模塊，每一個(gè)都由發(fā)送器和收發(fā)器組成，而且它們是獨(dú)立的。UART支持半雙工和雙工的操作，發(fā)送器與串行總線的發(fā)送數(shù)據(jù)(TXD)輸出引腳相連，而接收器與接收數(shù)據(jù)(RXD)輸入引腳相連。請(qǐng)求發(fā)送(RTS)和清除發(fā)送(CTS)引腳用于發(fā)送-接收流控制使能允許，避免接收器溢出情況。圖3-8給出了UART模塊的基本框圖。圖3-8 UART功能框圖ColdFire微控制器集

32、成了一個(gè)增強(qiáng)型直接存儲(chǔ)器存取(enhanced Direct Memory Access, eDMA)控制器，其中2個(gè)eDMA通道分配給UART模塊，一個(gè)給發(fā)送器，一個(gè)給接收器。其他的ColdFire集成了一個(gè)4通道的DMA控制器，可以根據(jù)需要分配給發(fā)送器和接收器。1.3.2 MCF5223x ColdFire寄存器定義UART模式寄存器1(UMR1n)圖3-9 UART模式寄存器1在初始化模式寄存器1時(shí)必須使用命令寄存器把模式寄存器指針清零才可以開始，而且模式寄存器1和模式寄存器2必須順序初始化。比較重要的位如下：RXIRQ/FFULL：選擇中斷源是接收就緒還是緩沖滿。PM：校驗(yàn)選擇。B/C

33、：數(shù)據(jù)位寬度。UART模式寄存器2(UMR2n)圖3-10 UART模式寄存器2初始化時(shí)同樣注意先使用命令寄存器把模式寄存器指針清零，初始化完模式寄存器1后，才可以初始化模式寄存器2。比較重要的位如下：CM：四種模式選擇。正常模式：在正常全雙工操作中，UART使用2個(gè)引腳，TXD用于發(fā)送、RXD用于接收。清除發(fā)送(CTS)和請(qǐng)求發(fā)送(RTS)信號(hào)可以用來同步發(fā)送-接收流控制。CTS信號(hào)是給發(fā)送器的輸入，RTS信號(hào)是來自于接收器的輸出。自動(dòng)回送模式：自動(dòng)回送模式(Automatic Echo Mode)通過回送發(fā)送報(bào)文來校驗(yàn)發(fā)送和接收?qǐng)?bào)文的完整性。遠(yuǎn)程發(fā)送器校驗(yàn)報(bào)文是通過對(duì)比接收到被發(fā)送回來的報(bào)

34、文。在這種模式下，本地CPU與接收器正常操作，所有的接收器標(biāo)志將被更新，可以隨機(jī)地產(chǎn)生一個(gè)CPU中斷或者一個(gè)DMA發(fā)送請(qǐng)求。工作原理如圖3-11所示。圖3-11 自動(dòng)回送模式原理本地環(huán)路模式：本地環(huán)路(Local Loop-back)用于測(cè)試UART操作，它通過本地發(fā)送和接收?qǐng)?bào)文，而沒有接TXD和RXD數(shù)據(jù)線。比較接收與發(fā)送的數(shù)據(jù)可以檢驗(yàn)UART發(fā)送-接收部分的操作。遠(yuǎn)程環(huán)路模式：遠(yuǎn)程環(huán)路模式(Remote Loop-back Mode)提供了另外一種遠(yuǎn)程UART接收和發(fā)送操作的測(cè)試序列。UART自動(dòng)地將接收到的字符發(fā)送到TXD輸出引腳上，但是本地的CPU與發(fā)送器的連接是禁止的。在這種模式下，

35、接收器是禁止的，接收到的沒有任何錯(cuò)誤校驗(yàn)的字符被接收方發(fā)送出去。SB：停止位個(gè)數(shù)：控制停止位長(zhǎng)度。 其設(shè)置如下圖3-12：圖3-12 停止位設(shè)置UART狀態(tài)寄存器(USRn)圖3-13UART狀態(tài)寄存器顯示發(fā)送、接收、FIFO的狀態(tài)，為只讀寄存器。UART時(shí)鐘選擇寄存器(UCSRn)圖3-14 UART時(shí)鐘選擇寄存器RCS:接收時(shí)鐘選擇，可以選擇部時(shí)鐘Fsys，或者用外部輸入。TCS:發(fā)送時(shí)鐘選擇，可以選擇部時(shí)鐘Fsys，或者用外部輸入。UART命令寄存器(UCRn)圖3-15 UART命令寄存器在初始化UART模式寄存器前首先要禁用收和發(fā)，初始化完允許收和發(fā)，其中禁用和允許都需要配置這個(gè)寄存

36、器來完成，其命令繁多，詳細(xì)配置可參看數(shù)據(jù)手冊(cè)。UART接收緩沖區(qū)(URBn)接收緩沖器包含一個(gè)串行移位寄存器和3個(gè)FIFO接收存儲(chǔ)寄存器。 URXDn連接到串行移位寄存器。在CPU從FIFO的頂部讀取數(shù)據(jù)的同時(shí)接收器在更新FIFO底部的數(shù)據(jù)。圖3-16 UART接收緩沖區(qū)UART發(fā)送緩沖區(qū)(UTBn)發(fā)送緩沖寄存器包含了發(fā)送存儲(chǔ)寄存器和發(fā)送位移寄存器。當(dāng)UART的狀態(tài)寄存器（USRn）的TXRDY位置1時(shí)，發(fā)送存儲(chǔ)器就從總線讀取數(shù)據(jù)。當(dāng)位移寄存器為空時(shí)，檢查存儲(chǔ)寄存器是否已將全部有效數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。圖3-17 UART發(fā)送緩沖區(qū)輸入變化寄存器(UIPCRn)可以檢測(cè)總線上的變化，不是常用圖3-1

37、8 輸入變化寄存器輔助控制寄存器(UACRn)圖3-19輔助控制寄存器只有一位，IEC位是輸入使能控制。中斷寄存器/屏蔽寄存器(UISRn/UIMRn)圖3-20中斷寄存器/屏蔽寄存器UART最多允許產(chǎn)生4個(gè)中斷請(qǐng)求，1個(gè)來自于發(fā)送部分，3個(gè)來自于接收部分。UART中斷狀態(tài)寄存器(UISR)提供這4個(gè)中斷請(qǐng)求標(biāo)志。下面是對(duì)每一個(gè)UART中斷的解釋。TXRDY發(fā)送就緒：當(dāng)CPU寫下一個(gè)字符，TB為空并且被清0時(shí)，UART發(fā)送器將該標(biāo)志置1。當(dāng)UART允許發(fā)送下一個(gè)字符就緒時(shí)，該標(biāo)志也置1。FFULL/RXRDYFIFO滿/接收就緒：當(dāng)接收器的RB中有數(shù)據(jù)，并且通過CPU準(zhǔn)備讀時(shí)，該標(biāo)志置1。用戶

38、可以選擇中斷請(qǐng)求源RXRDY或者FIFO滿，該選擇是通過UART模式寄存器1(UMR1)中的接收中斷選擇(RxIRQ/FFULL)控制位。清除或設(shè)置RxIRQ/FFULL位將選擇相應(yīng)的RXRDY或FFULL中斷源。當(dāng)CPU讀RB時(shí)，將自動(dòng)清除RXRDY中斷標(biāo)志；當(dāng)選擇FFULL作為中斷源時(shí)，讀FIFO并且有一個(gè)或多個(gè)空槽時(shí)，該標(biāo)志被清0。DBDelta Break：只要當(dāng)接收器檢測(cè)到一個(gè)Break字時(shí)，該標(biāo)志被置1。接收器接收到的字符全是零、并且沒有停止位時(shí)，檢測(cè)到Break條件。破字用于向接收器指出：遠(yuǎn)程的發(fā)送器已經(jīng)中斷了報(bào)文發(fā)送。有時(shí)候，當(dāng)發(fā)送器出現(xiàn)一些非正常情況時(shí)，報(bào)文中斷需要重新同步；

39、比如，發(fā)送器的欠載就是一種情況，這可能需要發(fā)送一個(gè)破字。通過發(fā)送RESET BREAK CHANGE INTERRUPT命令，DB標(biāo)志清0；而該命令是通過寫UART控制寄存器MISC位域的值為101來實(shí)現(xiàn)的。COS狀態(tài)改變(Change-of-state)：當(dāng)需要流控制時(shí)，接收器可被編程來自動(dòng)取消和使請(qǐng)求發(fā)送(RTS)輸出信號(hào)有效；在這種情況下，當(dāng)檢測(cè)到一個(gè)有效的起始位和三階FIFO滿時(shí)，接收器自動(dòng)取消RTS。當(dāng)FIFO位置變成有效時(shí)，接收器使RTS有效；所以通過連接RTS輸出與發(fā)送設(shè)備的CTS輸入，可以預(yù)防溢出錯(cuò)誤。發(fā)送器CTS輸入有效表明遠(yuǎn)程接收器的CPU準(zhǔn)備接收下一個(gè)字符。在這種情況下，

40、當(dāng)CTS信號(hào)有效時(shí)，發(fā)送器只發(fā)送數(shù)據(jù)字符。任何時(shí)候，當(dāng)CTS引腳上由高到低或由低到高的轉(zhuǎn)變時(shí)，發(fā)送器將檢測(cè)到這種變化。通過讀取UART輸入端口改變寄存器(UIPCR)，發(fā)送器可以核對(duì)CTS輸入信號(hào)的準(zhǔn)確狀態(tài)改變。讀UIPCR將自動(dòng)取消COS中斷標(biāo)志位。要使每一個(gè)UART中斷源使能允許，在UART中斷屏蔽寄存器(UMIR)中相應(yīng)的中斷屏蔽位必需被置1。當(dāng)需要產(chǎn)生一個(gè)DMA請(qǐng)求來取代CPU的中斷請(qǐng)求時(shí)，應(yīng)用軟件通過寫它們?cè)赨IMR中相應(yīng)的屏蔽位為0來屏蔽TXRDY和RXRDY。比特率寄存器(UBG1n/UBG2n)圖3-21 比特率寄存器(高8位)圖3-22 比特率寄存器(低8位)用于存放計(jì)算出的

41、比特率，計(jì)算公式如下：設(shè)置比特率存儲(chǔ)器，要注意的是，16位寄存器分高8位(UBG1)和低8位(UBG2)，存儲(chǔ)時(shí)要分別存儲(chǔ)，C語言程序描述：MCF_UART_UBG1(uartch) = (uint8)(ubgs & 0xFF00) >> 8);/設(shè)置比特率寄存器高8位MCF_UART_UBG2(uartch) = (uint8)(ubgs & 0x00FF);/設(shè)置比特率寄存器低8位d) 發(fā)送和接收的UART配置(1) 初始化過程為了允許UART發(fā)送和接收?qǐng)?bào)文，執(zhí)行下面的步驟：(1.1)通過寫UART時(shí)鐘選擇寄存器(UCSR)，來選擇發(fā)送器和接收器的時(shí)鐘源。(1.

42、2)使用下面的公式選擇需要的波特率：假設(shè)我們使用60MHz系統(tǒng)時(shí)鐘頻率，并且需要設(shè)置UART的波特率為9600Hz，對(duì)于分頻因子：(1.3)這個(gè)值取十進(jìn)制的195，并且將0x00C3寫入16位UART波特率寄存器UBG1和UBG2。(1.4)將UART命令寄存器(UCR)中MISC值寫為001，發(fā)送一個(gè)RESET命令，復(fù)位模式寄存器指針。該命令使模式寄存器指針指向UART模式寄存器1(UMR1)。(1.5)將UMR1寫入配置值，選擇下面的選項(xiàng)：如果需要，選用請(qǐng)求發(fā)送(RTS)功能，控制清除發(fā)送(CTS)。選擇接收器中斷源：RXRDY或者FIFO滿。選擇字符或者FIFO錯(cuò)誤模式。選擇奇偶模式和類

43、型。選擇每個(gè)字符的位數(shù)。(1.6)寫UART中UMR2，選擇下面的選項(xiàng)：選擇UART模式，對(duì)于正常通道模式寫CM = 00。選擇發(fā)送器的RTS和CTS操作；如果接收器RTS功能用于控制發(fā)送器的清除發(fā)送輸入，TXCTS位置1。選擇停止位的位數(shù)，對(duì)于一個(gè)停止位SB域位寫入0000。(1.7)寫UIMR2以允許中斷請(qǐng)求，UART最多可以產(chǎn)生4個(gè)中斷請(qǐng)求：TXRDY、RXRDY或FIFO滿、Delta中斷、狀態(tài)改變。(1.8)將UART控制寄存器TC和RC位域值分別寫為001和001，發(fā)送器和接收器使能允許。(1.9)初始化適當(dāng)?shù)腜ACR發(fā)送UART信號(hào)引腳上。注意，只要發(fā)送器允許，就產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求

44、；因?yàn)門XRDY和TXEMP標(biāo)志被置1，表明發(fā)送器為空。(2) 每個(gè)字節(jié)的發(fā)送順序字節(jié)的發(fā)送順序如下：(2.1).讀UART狀態(tài)寄存器，確定接收器或發(fā)送器是否有請(qǐng)求。(2.2).如果TXRDY標(biāo)志位置1，寫下一個(gè)字符到發(fā)送緩沖區(qū)(TB)。寫TB將自動(dòng)清除發(fā)送標(biāo)志。(2.3).為后續(xù)的字符傳輸重復(fù)步驟(1)。(2.4).當(dāng)最后一個(gè)字符寫入TB時(shí)，所有的數(shù)據(jù)位移出串行移位寄存器之后，設(shè)置TXEMP標(biāo)志；發(fā)送DISABLE TRANSMITTER 命令，清除TXEMP和TXRDY標(biāo)志。(2.5).如果有多個(gè)報(bào)文需要發(fā)送，用TRANSMITTER ENABLE命令重新允許發(fā)送器。(3) 每個(gè)字節(jié)的接收

45、順序字節(jié)的接收順序如下：(3.1).讀UART狀態(tài)寄存器，確定接收器或發(fā)送器是否有請(qǐng)求。(3.2).如果設(shè)置了RXRDY標(biāo)志，檢查與接收字符相關(guān)的錯(cuò)誤標(biāo)志。(3.3).如果檢測(cè)到錯(cuò)誤，發(fā)送RESET RECIEVER命令，接收器復(fù)位。(3.4).讀UART接收器，讀接收緩沖區(qū)(RB)將自動(dòng)清除RXRDY和FIFO滿標(biāo)志位。(3.5).將接收的字符存到存儲(chǔ)器中。(3.6).重復(fù)步驟(1)(5)，直到接收完所有報(bào)文。(3.7).發(fā)送DISABLE RECIEVER命令，使接收器變?yōu)榻範(fàn)顟B(tài)。4 音頻處理方案ML2308是立體聲錄音播放大規(guī)模集成電路(LSI)，在單個(gè)芯片中集成了錄音和播放音頻數(shù)據(jù)所

46、需的所有功能。話筒或線性輸入的模擬信號(hào)被模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)由緩沖存儲(chǔ)器輸出到外部設(shè)備。此外，從外部設(shè)備輸入的數(shù)字信號(hào)由1比特?cái)?shù)一模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為PWM信號(hào)，然后由PWM驅(qū)動(dòng)器輸出。ML2308的PWM驅(qū)動(dòng)器可以直接驅(qū)動(dòng)耳機(jī)。與混合模擬電路的LSI相比， ML2308中的絕大部分信號(hào)是數(shù)字化處理，相比起利用PWM外接模擬濾波放大電路的音頻電路，其信噪比更高。所以，雖然MCF52223控制芯片自帶的PWM 模塊也可以作為數(shù)模轉(zhuǎn)換使用，但是，由于用ML2308能節(jié)省更多MCU處理負(fù)擔(dān)、提供更好的音質(zhì)以與更豐富的控制能力。所以，在設(shè)計(jì)中采用了ML2308作為音頻輸入和輸出模塊。ML2308主要

47、特性如下： 用戶接口1支持串行外圍設(shè)備接口(SPI)或8比特總線接口。2音頻數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)器128字節(jié)(左右通道各64字節(jié))。3輸出腳FUL，MID，EMP指示緩沖存儲(chǔ)器狀態(tài)。4編碼解碼器音頻信號(hào)輸入輸出。音頻合成模式： p率G711適應(yīng)性8比特PCM編碼，8比特16比特線性PCM編碼，8比特OKI非線性PCM編碼，2比特3比特4比特5比特6比特7比特8 比特ADPCM2編碼。·取樣頻率：4OkHz-48kHz(指令設(shè)置)。·置立體聲1比特AD轉(zhuǎn)換器S(N巾)：80 dB DR，SN：85 dB。·置立體聲1比特DA轉(zhuǎn)換器Sm)：75 dB DR，SN：85 dB。

48、·置PWM驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器(最大150roW,RL=16 Q，BTL時(shí))。·話筒放大器×2，線性輸入放大器×2(立體聲)。·動(dòng)態(tài)圍控帶IJ(DRC)自動(dòng)錄音電平調(diào)整功能。·錄音輸入電平檢測(cè)功能?？刂浦噶?#183;音量控制：256階，0 dB-4816 dB，OFF。·PAN控制：16 steps，0 dB一之408 dB，OFF。工作環(huán)境電源電壓：+27 V+36 V。工作溫度：20。C+70。C。 源振蕩器頻率：24576MI-Iz。3.1.2 方案描述1 車體方案：小車才有大賽提供的開發(fā)套件進(jìn)行車模組裝，采用四輪相對(duì)結(jié)

49、構(gòu)，因?yàn)檐囕啽旧砜梢杂袃蓚€(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，所以如此安裝可以保證車體可以自由完成4個(gè)方向的位移動(dòng)作和許多復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。2 車?？刂品桨福何覀兝?S12DG128的8通道8位PWM組成4通道16位PWM通道分別控制4個(gè)電機(jī)。3 運(yùn)動(dòng)控制方案：A：遙控模式：操作員用手柄通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊向主控模塊發(fā)送命令，經(jīng)過主控模塊的識(shí)別將命令轉(zhuǎn)化為PWM信號(hào)輸出，從而完成對(duì)小車運(yùn)動(dòng)的控制。B：自動(dòng)模式：灰度圖像采集模塊采集的數(shù)據(jù)，通過圖像處理模塊后將分析得到的路徑信息發(fā)送給主控模塊，再有其轉(zhuǎn)化為PWM信號(hào)輸出，完成對(duì)小車的控制5 圖像數(shù)據(jù)控制方案：A 自動(dòng)方案：首先定時(shí)采集灰度圖像，經(jīng)分析后若判斷為可以圖像，發(fā)送

50、命令給彩色圖像采集模塊進(jìn)行采集，并最后將彩色圖像和灰度圖像分析處理結(jié)果數(shù)據(jù)同過無線方式發(fā)送給上位機(jī)B 手動(dòng)方案：由操作員利用手柄發(fā)送命令經(jīng)過無線模塊進(jìn)行被認(rèn)為需要的采集和傳輸操作。6 其它信息采集方案：A 自動(dòng)方案：由定時(shí)器管理，每隔固定時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并發(fā)送給上位機(jī)顯示B 手動(dòng)方案：由操作員利用手柄發(fā)送命令經(jīng)過無線模塊進(jìn)行被認(rèn)為需要的采集和傳輸操作。3.2 機(jī)械機(jī)構(gòu)3.2.1 底盤結(jié)構(gòu)：小車采用大賽指定的創(chuàng)意組車模搭建，四輪相對(duì)排布（如下圖），借由車輪的特殊結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)自由度的任意運(yùn)動(dòng)，達(dá)到最大限度的靈活性！圖3.23底盤結(jié)構(gòu)3.2.2 整體結(jié)構(gòu)圖3.24 整體結(jié)構(gòu)車模搭建后整體如圖2.2所

51、示，但此車模并不是最終完成版，大體機(jī)構(gòu)不會(huì)發(fā)生變化，分上下兩層，上層為主控模塊（MCF52234），下層為電源與車體控制模塊。車模前方的兩個(gè)攝像頭分別負(fù)責(zé)彩色圖像與灰度值圖像的采集。3.2.3 整車參數(shù)參數(shù)類別參數(shù)值尺寸(長(zhǎng)*寬*高)20cm*19.5cm*20cm處理器個(gè)數(shù)3(MCF52233,MCF52234,9Sdg128)平均功耗6W傳感器個(gè)數(shù)53.3硬件構(gòu)成3.3.1 HC52234,如圖3-25.圖3-25 華恒52234開發(fā)板硬件配置： 1) MCF52234 Coldfire V2core MCU 2) OKI ML2308 立體聲錄放芯片 3) Ringing SLIC Si

52、lver AG1171 模塊接口 (模塊可選) 4) 點(diǎn)陣LCD 132x65 像點(diǎn), TM13265ECIWUG 5) MICPHONE 6) SPEAKER 7) HEADSET 8) HANDSET 9) 10M/100M 以太網(wǎng) 10) CAN 總線接口 11) 模擬接口 12) RS232 串口x 3 13) 5x5 鍵盤 14) 電位器,模擬ADC 輸入 15) BDM 接口 16) ZigBee 模塊接口,兼容Freescale 的Zigbee 模塊 1320xRFC 或 13192RFC3.3.2 52233DEMO，如圖3-26圖3-26 52233DEMO板硬件配置： 1)

53、 MCF52233 Coldfire V2core MCU 2) MMA7260 三軸加速度傳感器芯片 3) 10M/100M 以太網(wǎng) 4) CAN 總線接口 5) RS232 串口x 2 6) 40引腳IO 7) 電位器,模擬ADC 輸入 8) USB-BDM 接口 3.3.3 MC9S12DG128，如圖3-27圖3-27 DG128開發(fā)板硬件配置： 1) MC9S12DG128 MCU 2) 16MHz晶振 3) 112 pin ports 4) BDM 接口 5) RS232 串口x 2 第四章 軟件設(shè)計(jì)4.1 開發(fā)平臺(tái)簡(jiǎn)介4.1.1 下位機(jī)開發(fā)平臺(tái)下位機(jī)的開發(fā)采用Codewarrio

54、r IDE。其中4.6版本針對(duì)飛思卡爾的16位MCU；6.4版本針對(duì)飛思卡爾的32位MPU。如圖4.1和圖4.2。圖4.1 codewarrior 4.6 集成開發(fā)環(huán)境圖4.2 codewarrior 6.4 集成開發(fā)環(huán)境a) Codewarrior簡(jiǎn)介：CodeWarrior Development Studio（開發(fā)工作室）是完整的用于編程應(yīng)用中硬件bring-up的集成開發(fā)環(huán)境。 采用CodeWarrior IDE，開發(fā)人員可以得益于采用各種處理器和平臺(tái)（從Motorola到TI到Intel）間的通用功能性。根據(jù)Gartner Dataquest的報(bào)告，CodeWarrior編譯器和調(diào)試器在商用嵌入式軟件開發(fā)工具的使用率方面排名第一。而這只是流行的CodeWarrior軟件開發(fā)工具中的兩個(gè)。CodeWarrior包括構(gòu)建平臺(tái)和應(yīng)用所必需的所有主要工具 - IDE、編譯器、調(diào)試器、編輯器、器、匯編程序等。另外，CodeWarrior IDE支持開發(fā)人員插入他們所喜愛的工具，使他們可以自由地以希望的方式工作。CodeWarrior開發(fā)工作室將尖端的調(diào)試技術(shù)與健全開發(fā)環(huán)境的簡(jiǎn)易性結(jié)合在一起，將C/C+源級(jí)別調(diào)試和嵌入式應(yīng)用開發(fā)帶入新的水平。開發(fā)工作室提供高度可視