基于ARM 的浆果采摘机械手运动控制研究

　　2 控制系统硬件设计

　　机器人控制系统一般需要满足以下几个基本要求。

　　①控制系统的小型化、轻型化和模块化；

　　②控制系统的实时性；

　　③系统的稳定性和开放性。

　　为此将本控制系统设计成由主控制模块、驱动模块和反馈模块三部分组成，如图2 所示。

　　2.1 主控制模块设计

　　为了能够满足机器人控制需求，同时兼顾机器人对控制器体积、重量、功耗等敏感特性的要求，主控制模块采用Samsung 公司基于ARM920T 核（适用于实时环境） 的低功耗、16/32bit、高性能的RISC 微处理器S3C2410，其主频为266MHz。操作系统则选用源码公开、专为ARM 设计，可靠性高的实时、多任务内核arm-Linux。

　　要使微处理器能够正常工作，必须对其外围进行扩展，图3 所示为实现整个ARM 主控制模块的硬件系统原理图。

　　电源模块负责为整个模块提供稳定、干净的直流电源。JTAG 调试单元用来实现程序的在线调试。串行通信模块则通过RS232 通讯标准实现主控制模块与上位机的通讯。为使系统能够运行较大的程序（如LINUX内核和文件系统），在微处理器外围扩展了32M 字节的SDRAM 内存芯片。扩展了16M 字节的FLASH 芯片作为程序和数据的存储设备，以保证掉电时程序和数据不会丢失。

　　2.2 驱动模块设计

　　本机器人系统采用直流电机控制，电机驱动芯片选用ST 公司的L298。L298 是ST 公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。该芯片的主要特点是工作电压高，输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A；内含两个H 桥的高电压大电流全桥式驱动器，可用来驱动直流电动机、步进电动机、继电器和线圈等感性负载；采用标准TTL 逻辑电平信号控制；具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作；有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作；可外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。