基于ARM Cortex-M4內(nèi)核的多功能教育機(jī)器人開發(fā)研究.pdf

1、教育機(jī)器人是融合計(jì)算機(jī)、電子、傳感器、機(jī)械等為一體，面向教學(xué)及產(chǎn)品評(píng)估的電子信息類產(chǎn)品。隨著微控制器技術(shù)及軟件技術(shù)的不斷深入發(fā)展，代碼的更新方式、軟硬件綜合性能的提高及功能的多樣化是教育機(jī)器人的研究熱點(diǎn)。蘇州大學(xué)飛思卡爾嵌入式中心從2004開始投入研發(fā)教育機(jī)器人系統(tǒng)，并先后以S08系列和S12系列微控制器為核心推出了兩款教育機(jī)器人系統(tǒng)，為本課題的研究開發(fā)提供了良好基礎(chǔ)。飛思卡爾公司于2010年推出了業(yè)內(nèi)首款基于 ARM Cortex-M

2、4內(nèi)核的工業(yè)級(jí)32位Kinetis系列微控制器K60子系列。本課題受飛思卡爾公司委托，以該公司提供的機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)為架構(gòu)，以 K60為核心，在借鑒和吸取實(shí)驗(yàn)室經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，以軟件構(gòu)件設(shè)計(jì)思想為指導(dǎo)，設(shè)計(jì)了一款集圖形化編程、代碼編譯和機(jī)器碼下載功能于一體的多功能教育機(jī)器人系統(tǒng)MER-ARM-CM4。本文主要工作內(nèi)容如下：
　　（1）以K60為主控芯片，基于構(gòu)件化設(shè)計(jì)思想，實(shí)現(xiàn)了MER-ARM-CM4的硬件主控板。完成了K60最

3、小系統(tǒng)、USB OTG、TF卡讀寫接口、三軸加速度傳感器、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)接口及調(diào)試接口等模塊的硬件設(shè)計(jì)。
　?。?）基于底層構(gòu)件設(shè)計(jì)并封裝成圖形構(gòu)件，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了集圖形化編程、代碼編譯和機(jī)器碼下載功能的教育機(jī)器人開發(fā)軟件。
　?。?）通過串口、USB設(shè)備、U盤及TF卡等方式實(shí)現(xiàn)了一種代碼更新方法。這是MER-ARM-CM4設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，也是課題設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)。該方法使得代碼更新不再局限于仿真器，既簡化了代碼更新電路，又提高了代碼更新