matlab移动机器人的最优二次控制+数学模型(7)
图2.3 机器人配件
电源模块包含了充电电池，充电保护电路，电源切换电路。
电源适配器可以为功能模块供电，在电池欠压是可以使用电源适配器工作。
2.2软件开发环境
实验平台的软件环境有四个软件，ARM的集成开发环境ADS1.2，H-JTAG调试工具，FLASHMAGIC ISP下载软件，以及Visual C++。提供了基于ADS的工程模块，其中包含了多个函数库，可以在ADS开发环境中调用，以便快速地进行嵌入式系统的编程。提供了基于VC界面的实验平台，不需要编程即可快速、准确地开展各项实验，适合实验时间短、要求较低、进行演示性实验、或者入门级用户的使用。提供了基于VC的函数库，供高级的用户开发上位机软件。对于想要更深入掌握嵌入式系统的用户，可以不采用工程米板，按照原理图和端口的提示，从最底层编程开发。
ARM(Advanced RISC Machines)是一个于1990年成立于英国剑桥的公司，主要以芯片销售为主，公司的前身是上个世纪8O年代的Acorn Computers公司，以开发处理器为主要业务。随着嵌入式系统应用的逐渐深入，ARM便被用来代替微处理器，有时也是嵌入式技术的一种称呼。嵌入式系统的定义也是一种计算机系统，只是这个计算机系统是以应用为中心，软件和硬件都是可以任意添加和删除的，自由度高，并且有着严格的功能、安全性、成本和功耗的要求。它与普通的计算机系统有着较大差别，主要表现在以下几个方面：① 嵌入式系统主要是为某种特定的应用而设的，系统的建立都是与应用结合在一起的；②为了使嵌入式系统的可靠性高和功耗小，就要求嵌入式系统的软硬件都是可以自由添加和删除的；③嵌入式系统的控制程序可以直接烧录到芯片之中，不需要磁盘载体；④为了能把控制程序烧录到嵌入式系统的芯片中，就必须要有一套与嵌入式系统配套的编译软件和烧录工具[17]。
2.3 移动机器人的硬件环境
移动机器人的组成结构包含有通讯系统、运动控制系统、I/O口驱动、传感器系统。接下来主要介绍这些系统的方方面面。
1.串口通信
计算机与外部设备的连接，基本上使用了两类接口：串行接口与并行接口。并行接口是指数据的各位同式进行传送，其特点是传输速度快，但当传输距离远、位数又多时，通信线路变复杂且成本提高。串行通信又可分为同步和异步两种。通用异步收发器通常称作UART ，是设备间进行异步串行通讯的关键模块，其作用如下：
处理数据总线和串行口之间的串/并、并/串转换；
通信双方只要采用相同的帧格式和破特率，就能在未共享时钟信号的情况，仅用两根信号线(RX和TX)就可以完成通信过程；
采用异步方式，数据收发完毕后，可通过中断或置位标志位的方式通知微控制器进行处理，大大提高微控制器的工作效率。
典型的使用UART口与其他控制器进行数据交换，以及使用UART口与PC机通信进行数据交换图如下:
图2.4 使用串口与其他控制器通信
图2.5 使用串口与PC机通信
2.CAN总线通信
工业控制系统开始向网络化的方向发展，现场总线（Fieldbus）是当前工业控制系统中的一个热点。现场总线是应用在制造或过程区域现场装置与控制室内自动装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。现在主要的总线是：基金会现场总线、Lonworks、Profibus、HART和CAN-bus。
其中，CAN-bus即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。 CAN-bus是一种多主方式的串口通讯总线，基本设计规划要求有高位的位速率，高抗电磁干扰性，而且能够检测出产生的任何错误。