文档介绍：基于ARM的SCARA机器人控制系统的设计和实现|机器人控制系统设计

　　　　摘要针对机器人系统对开放性和实时性能的需求，从硬件和软件两方面具体讨论机器人控制在开放性和实时性上的要求和现在的研究进展，并从这两方面构建了基于ARM7为处理器运动控制板的SCARA机器人的控制系统，控制系统采取ARM+DSP架构以替代传统的“PC+运动控制卡”开发模式实现SCARA机器人的硬件控制系统平台。经过移植uClinux操作系统，同时使用LCD作为人机交互设备，真正实现多人机交互。
　　关键词ARM；SCARA机器人；嵌入式系统；uClinux移植
　　
　　现在，机器人控制技术普遍采取“PC+运动控制器”的开发模式1，并已取得较大发展。但伴随嵌入式技术的日益深入，尤其是ARM为首的微处理器性能的不停提升，能够ARM来替代PC作为控制系统的主控机部分是工业机器人发展的热点2，嵌入式控制板系统体积小、重量轻，操作界面友好，便于携带的特点。在控制对象方面，平面关节装配机器人作为应用最为广泛的机器人之一，在实际生产和教学试验中全部含有广泛的实际意义和利用前景。
　　本文采取的SAMSUNG企业推出的一个基于ARM7TDMI核的低功耗的高性价的32位处理器S3C44B0X和DSPTMS320F2812的嵌入式架构3。经过在处理器上移植uClinux操作系统4，模块化的设计使它经过对内核的重新配置，实现系统运行所需要资源的最小化。uClinux5内存管理同标准Linnux的虚拟存放器管理功效比，既减小了内核的体积，又增加了系统的实时性能。同时使用LCD作为人机交互设备6，液晶显示器因为含有功耗低、外形尺寸小、价格低、驱动电压低等特点和其优越的字符和图形的显示功效，已经成为嵌入式系统使用中的首选的输出设备。
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　　系统总体结构
　　系统整体结构图1所表示。控制系统可划分为：主控系统、DSP运动控制系统等。系统采取模块化的设计思想，分立ARM和DSP，为未来模块或系统的硬件维护和升级带来方便。二者经过串行总线进行通讯，ARM系统将期望速度、方向信息等传送到运动控制卡；运动控制卡位四轴位置控制卡，依据重口信息和光电编码器反馈的速度信息产生一定占空比的PWM波，能对四轴进行联动插补控制。每轴有专用位置芯片控制，组成一个伺服位置和速度环。四轴位置控制卡以插补时间为周期连续发出中止，在DDA周期开始之前，将位置信息写入位置控制卡动作控制芯片的缓冲区中。放在DDA脉冲缓冲器中的脉冲数别传到DDA发生器，在下一个DDA周期中输出。然后由三轴位置控制卡将各轴对应的脉冲数解释为对应的电平型号，驱动伺服驱动器以驱动并将方向使能信号送入驱动器以驱动电机工作，实现机器人运动和状态调整的准确控制。
　　图1 系统总体结构
　　主控系统结构
　　主控系统采取的是S3C44B0X是SAMSUNG企业推出的一个基于ARM7TDMI核的低功耗的高性价的32位处理器，它能够在60MHZ频率下运行，采取3级流水线结构，处理能力大大超出8/16位的单片机，能够支持大屏幕点阵的显示，提供功效强大的图形用户界面，另外基于ARM的控制器能够内嵌实时操作系统，克服了传统基于PC机的控制系统软件“前后台”形式造成的实时性差的缺点。S3C44B0