基于軟硬件協(xié)同處理的輪式機(jī)器人平臺設(shè)計(jì).pdf

1、隨著需求的不斷增加,嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展得越來越復(fù)雜和多樣化,如何對性能、成本、可重用等多種指標(biāo)進(jìn)行權(quán)衡和優(yōu)化,是嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的挑戰(zhàn)性問題。而輪式機(jī)器人在交通、工業(yè)的應(yīng)用日益增多,為了解決輪式機(jī)器人嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的指標(biāo)優(yōu)化問題,基于軟硬件協(xié)同處理架構(gòu),研究了輪式機(jī)器人的異構(gòu)多處理器平臺化,提高了系統(tǒng)性能與設(shè)計(jì)效率。
　　層次參考模型分為三層:高性能處理層、實(shí)時(shí)控制流層、數(shù)據(jù)平面層。系統(tǒng)利用FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)處理密集數(shù)

2、據(jù)流,利用ARM處理復(fù)雜控制流并擴(kuò)展功能到高性能處理層。實(shí)時(shí)控制流層與數(shù)據(jù)平面層之間的拓?fù)潢P(guān)系分為預(yù)處理器、后處理器、協(xié)處理器三類,并采用松耦合方式通信,保證兩者之間數(shù)據(jù)交換的高效和接口透明。實(shí)時(shí)控制流層通過有線網(wǎng)絡(luò)、串口等多種方式與高性能處理層(PC、智能手機(jī)等)通信?；跈C(jī)器視覺的自主導(dǎo)航、基于人工視覺的遙控導(dǎo)航是移動機(jī)器人領(lǐng)域兩類熱點(diǎn)應(yīng)用技術(shù)。將上述軟硬件協(xié)同處理架構(gòu)應(yīng)用到針對機(jī)器視覺的移動機(jī)器人領(lǐng)域,對控制系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)能浻布?/p>

3、分,FPGA系統(tǒng)將分為數(shù)字圖像處理預(yù)處理器、圖形顯示后處理器、運(yùn)動控制協(xié)處理器。在該平臺FPGA內(nèi)部設(shè)計(jì)了通用的軟硬件通信接口和IP擴(kuò)展方式,使用同步EMC總線作為片內(nèi)總線。數(shù)字圖像預(yù)處理包含全局動態(tài)閾值分割、細(xì)化、壓縮等;運(yùn)動控制協(xié)處理器采用A3原則實(shí)現(xiàn)了雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng);液晶后處理器則實(shí)現(xiàn)了軟硬件圖像動態(tài)回傳。
　　所設(shè)計(jì)的軟硬件協(xié)同處理架構(gòu)是一個(gè)理想的嵌入式技術(shù)研究和驗(yàn)證平臺。該系統(tǒng)不僅有較高的自主導(dǎo)航橫向定位精度和優(yōu)良的