基于ARM-Linux的自主避障機(jī)器魚設(shè)計(jì)

作者：時(shí)間：2013-10-09 來源：網(wǎng)絡(luò)

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LCD部分接口介紹。VFRAME／VSYNC／STV接口：傳送LCD控制器和LCD驅(qū)動(dòng)器之間的幀同步信號(hào)。
VLINE／HSYNC／CPV接口：傳送LCD控制器和LCD驅(qū)動(dòng)器之間的同步脈沖信號(hào)。
VCLK／LCD_HCLK接口：傳送LCD控制器和LCD驅(qū)動(dòng)器之間的像素時(shí)鐘信號(hào)。
VM／VDEN／TP接口：傳送LCD驅(qū)動(dòng)器使用的交流信號(hào)。
VD [23：0]接口：LCD的像素?cái)?shù)據(jù)輸出端即RGB信號(hào)線。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2．1 主程序流程

ARM芯片通過AD管腳對(duì)紅外傳感器的發(fā)射模塊傳送命令。發(fā)射模塊發(fā)射紅外線，接收模塊接收遇到障礙物反射回來的紅外線，根據(jù)返回光強(qiáng)產(chǎn)生相應(yīng)的模擬電壓，經(jīng)過A／D轉(zhuǎn)換器后變成十位的二進(jìn)制數(shù)據(jù)量，通過一定算法計(jì)算出到障礙物的距離。ARM芯片判斷計(jì)算出的距離與預(yù)設(shè)值的邏輯關(guān)系，根據(jù)結(jié)果判斷是否進(jìn)行避障。攝像頭采集圖片后，將圖片緩存于SDRAM中，LCD讀取數(shù)據(jù)并將圖像顯示出來。主程序流程如圖6所示。

2．2 紅外模塊

在ARM的A／D進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，首先要對(duì)ADC控制寄存器進(jìn)行初始化，選擇進(jìn)行轉(zhuǎn)換的模擬輸入端，進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，并從ADCDAT0讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。探測(cè)的結(jié)果小于預(yù)設(shè)值時(shí)ARM芯片執(zhí)行中斷，改變PWM波的占空比使機(jī)器魚轉(zhuǎn)向進(jìn)行避障，反之繼續(xù)前進(jìn)。紅外模塊流程如圖7所示。

2．3 攝像頭模塊

攝像頭屬于字符類設(shè)備，所以能夠像字節(jié)流一樣被程序訪問，而且只能夠按順序讀寫。Linux內(nèi)核程序通過設(shè)備的位號(hào)來尋找攝像頭。Linux內(nèi)核發(fā)送測(cè)試信號(hào)到地址0X9650，以檢測(cè)攝像頭是否存在。OV9650擁有多組寄存器，圖像的輸出編碼方式和分辨率等參數(shù)取決于OV9650的寄存器。IIC (Inter Integration Circuit)是指內(nèi)部整合電路，是常用的標(biāo)準(zhǔn)串行接口。系統(tǒng)是通過IIC總線對(duì)寄存器進(jìn)行整體配置，所以此過程不會(huì)占用系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線。考慮到圖像傳輸?shù)男?，所以攝像頭與ARM芯片之間的Data[0]～Data[7]的通道僅用以傳輸圖像數(shù)據(jù)。以下為攝像頭的部分初始化代碼。

SrcWidth=640-WinHorOffset*2；／／CAM_SRC_HSIZE為640，CAM_SRC_VSIZE為480
SrcHeight=480-WinVerOffset*2；／／計(jì)算得SrcWidth=440，SrcHeight=280
rCIWDOFST=0；／／窗口垂直偏移為0
rCIWDOFST=(WinOfsEn31) | (WinHorOffset16) | (WinVerOffset)；／／水平偏移為100，垂直偏移為100
rCISRCFMT=(131) | (030) | (029) |(64016) | (014) | (480)；／／30位設(shè)置為1后，圖像顏色失真，偏彩色
Calculate Prescaler RatioShift (SreWidth，PrDstWidth，PreHorRatio，H_Shin)；／／計(jì)算并設(shè)置突發(fā)長(zhǎng)度
Calculate Prescaler RatioShift (SrcHeight，PrDstHeight，PreVerRatio，V_Shift)；／／計(jì)算水平和垂直縮放比率和位移量、水平和垂直比率

攝像頭模塊流程如圖8所示。

3 結(jié)束語

本文介紹了紅外探測(cè)器在機(jī)器魚上的應(yīng)用以及畫面的實(shí)時(shí)顯示。通過紅外傳感器使機(jī)器魚具有了自主避障的功能。實(shí)驗(yàn)表明基于ARM芯片和LINUX嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)開發(fā)的自主避障功能的機(jī)器魚具有較高的實(shí)時(shí)避障功能，表明該機(jī)器魚具有靈敏度較高的自主避障功能。此設(shè)計(jì)提高了機(jī)器魚智能度，可作為后續(xù)自主視覺機(jī)器魚開發(fā)的基礎(chǔ)。相信隨著高智能的機(jī)器魚的研究與設(shè)計(jì)會(huì)給人類探索、開發(fā)海洋提供更多的幫助與便利。