ARM2210的智能移動機器人人機界面設計
| 移動機器人人機界面為移動機器人的運動控制提供直觀的路徑圖形、運動速度和角度、障礙物信息等。通過ARM2210的串口UART0接收中心處理器PC104的運動信息，利用東芝公司的液晶控制器T6963C驅動STN液晶屏YL240128A，以及ZLG/GUI軟件包提供的基本繪圖和菜單操作函數(shù)設計了基于嵌入式系統(tǒng)ARM2210開發(fā)板的移動機器人人機界面，并利用ARM2210的I2C器件ZLG7290提供的I2C接口功能和鍵盤中斷信號實現(xiàn)菜單選擇，具有很強的實用性。 引 言 嵌入式系統(tǒng)以其高性能、低功耗、低成本的優(yōu)點，已經(jīng)在很大程度上改變了人們的生活。如，MP3播放器、智能手機、數(shù)碼相機產(chǎn)品等已經(jīng)滲入人們生活的各個方面。隨著液晶顯示技術的不斷進步，以及圖形用戶界面GUI （Graphical User Interface）技術的廣泛應用，人機界面也越來越友好。它能為移動機器人的運動控制提供直觀的路徑圖形、數(shù)據(jù)參數(shù)等。本文介紹了一種以嵌入式微處理器LPC2210為基礎，應用ZLG/GUI軟件包設計移動機器人人機界面的方法。 我們設計開發(fā)的智能移動機器人是一個以PC104嵌入式微機為中心處理器，TMS320F2812為運動控制器，超聲波傳感器作為避障的集合環(huán)境感知、動態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等多種功能于一體的綜合系統(tǒng)，主要包括運動系統(tǒng)、電子信息系統(tǒng)和傳感系統(tǒng)。它通過CCD攝像機和圖像采集卡獲得視頻信息，并通過超聲波傳感器組測得前方障礙物距離實現(xiàn)避障。移動機器人的人機界面主要向用戶展示移動機器人的運動信息，如當前的運動速度、與前方障礙物的距離以及行駛的軌跡。 ARM221O的基本組成 ARM221O以PHILIPS公司ARM7TDMI-S微控制器LPC2210為核心，以支持實時仿真和嵌入式跟蹤的嵌入式系統(tǒng)。LPC2210的CPU頻率******為60MHz，并且擴展了豐富的外圍設備接口，使系統(tǒng)穩(wěn)定性大大提高，開發(fā)也更簡單。 由于該系統(tǒng)包含了RS232轉換電路，可通過UART0與上位機PC104進行數(shù)據(jù)傳輸，同時還包括東芝公司的點陣式液晶控制器T6963C，擴展了液晶接口，同時提供了LED數(shù)碼管顯示和16個按鍵輸入，因此開發(fā)人機界面非常方便。 人機界面的硬件設計 1 數(shù)據(jù)傳輸 PC104的串行口可以作為標準PC的COMl通信口或擴展為控制臺串行口，用于鍵盤輸入和顯示終端輸出或計算機之間的串行輸入/輸出口。 ARM2210的UART0具有16字節(jié)接收和發(fā)送FIFO；寄存器位置符合‘‘550工業(yè)標準；接收器FIFO觸發(fā)點可為1, 4, 8和14字節(jié) ；內(nèi)置波特率發(fā)生器。 移動機器人的運動信息通過TI公司DSP控制器TMS320F2812以及超聲波傳感器等傳送至嵌入式微機PC104，再經(jīng)過PC104作信息融合后，通過串口傳給ARM2210并由液晶屏顯示。 2 液晶顯示及菜單選擇 東芝公司的液晶控制器T6963C具有獨特的硬件初始化設置功能，******驅動點陣液晶為單色640×128（單屏），支持圖形和文本單獨顯示和混合顯示，并具有字符發(fā)生器，能滿足對移動機器人人機界面的顯示要求。圖2為內(nèi)置T6963C的240×128點陣圖形液晶模塊原理圖。 另外， ARM2210系統(tǒng)中配備了I2C器件ZLG7290以及16個按鍵。ZLG7290提供了I2C串行接口和按鍵中斷信號，方便與處理器連接；并且能驅動8位共陰數(shù)碼管或64只獨立的LED和64個按鍵，8個功能鍵可檢測任一鍵的連擊次數(shù)。 本系統(tǒng)選用點像素為240×128點、黃綠顯示的STN液晶屏YL240128A作為人機界面顯示屏；用ARM2210系統(tǒng)16個按鍵中的S11、S12、S13作為輸入部分，實現(xiàn)對人機界面的選擇操作。 人機界面的軟件設計 移動機器人人機界面的關鍵是菜單操作，以及圖形和數(shù)據(jù)的實時顯示。GUI是用于提高人機交互友好性、易操作性的計算機程序，它是建立在計算機圖形學基礎上的產(chǎn)物。人們不再需要死記硬背大量的命令，而是通過窗口、菜單方便地進行操作。由于嵌入式系統(tǒng)的資源有限，所以對GUI 的要求是可裁剪的，高速度的。ZLG/GUI 是由周立功公司開發(fā)的，占用資源小、使用方便的嵌入式系統(tǒng)簡易的圖形用戶界面軟件。ZLG/GUI 提供了最基本的畫點、線、圓形、圓弧、橢圓形、矩形、正方形、填充等功能，較高級的接口功能有ASCII 顯示、漢字顯示、圖標顯示、窗口、菜單等，支持單色、灰度、偽彩、真彩等圖形顯示設備。因此，利用ZLG/GUI軟件包能夠滿足對移動機器人人機界面的設計要求。 1 數(shù)據(jù)傳輸 接收上位機PC104發(fā)送的數(shù)據(jù)時，使能UART0的FIFO進行數(shù)據(jù)發(fā)送/接收，接收采用中斷處理方式。其中，UART0的串口模式和數(shù)據(jù)結構設置為：通信波特率9600，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位,無奇偶校驗。其主要程序如下： /＊定義串口模式及數(shù)據(jù)結構＊/ typedef struct Uart0Mode ｛ uint8 datb; // 字長度 uint8 stpb; // 停止位 uint8 parity; // 奇偶校驗位 ｝ UART0MODE; /＊初始化串口＊/ uart0_set.datb= 8; // 8位數(shù)據(jù)位 uart0_set.stpb = 1; // 1位停止位 uart0_set.parity = 0; // 無奇偶校驗UART0_Ini（9600, uart0_set）; // 初始化串口模式 /＊串口UART0接收中斷＊/ void __irq IRQ_UART0（void） ｛ uint8 i; if（ 0x04==（U0IIR&0x0F） ） rcv_new = 1; // 置新數(shù)據(jù)標志 for（i=0; i<8; i++） ｛ rcv_buf[i] = U0RBR; // 讀FIFO數(shù)據(jù)，清除中斷標志｝ VICVectAddr = 0x00; // 中斷處理結束 ｝ 2 窗口顯示 人機界面主要是通過圖標菜單實現(xiàn)移動機器人運動參數(shù)的顯示，以及運動軌跡的相關操作，如"打開"、"暫停"、"關閉"等。因此，首先定義一個窗口的數(shù)據(jù)結構,并設置窗口的起始坐標、大小、標題等相關參數(shù)；然后調(diào)用GUI_WindowsDraw（）輸出顯示窗口 /＊ 設置主窗口并顯示輸出 ＊/ mainwindows.x = 0; mainwindows.y = 0; mainwindows.with = 240; mainwindows.hight = 128; mainwindows.title = （uint8 ＊） "Mobile Robot Interface"; mainwindows.state = NULL; GUI_WindowsDraw（&mainwindows）; // 繪制主窗口 圖標菜單也需要定義相關的數(shù)據(jù)結構，其中圖標數(shù)據(jù)和文字顯示可以通過字模軟件轉化為數(shù)據(jù)。如對應"打開"圖標轉化為數(shù)據(jù)： uint8 const menuico1[]=｛ 0x0 |
