基于QT／E的ARM／DSP嵌入式系統(tǒng)的直流電機(jī)監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：以嵌入式微處理器ARMDSP主從控制模式下設(shè)計(jì)直流電機(jī)控制系統(tǒng)，重點(diǎn)介紹基于QT／Embedded設(shè)計(jì)的直流電機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)界面，包括串口通訊和電機(jī)控制。搭建基于嵌入式操作系統(tǒng)Linux的開發(fā)環(huán)境，采用C++語(yǔ)言進(jìn)行應(yīng)用程序界面的開發(fā)，根據(jù)基于串口的應(yīng)用層協(xié)議，實(shí)現(xiàn)主從控制器間的數(shù)據(jù)通信。并完成Linux操作系統(tǒng)的移植，通過觸摸屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。
關(guān)鍵詞：S3C2440；TMS320F2812：Linux；QT／Embedded；直流電機(jī)；圖形化用戶界面

0 引言
嵌入式技術(shù)在機(jī)器人控制領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，它集中了機(jī)械工程、自動(dòng)化控制以及人工智能等多門學(xué)科的最新科研成果，已經(jīng)成為當(dāng)前科技研究和應(yīng)用的焦點(diǎn)與重心。而機(jī)器人控制系統(tǒng)需要解決的關(guān)鍵問題之一就是電機(jī)控制技術(shù)。本課題基于嵌入式系統(tǒng)處理器ARMDSP主從控制模式的硬件平臺(tái)，利用Linux操作系統(tǒng)，對(duì)直流電機(jī)的控制進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)了基于QT的應(yīng)用程序開發(fā)，以圖形的方式給用戶提供操作接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)更加直觀的狀態(tài)顯示和靈活的控制。

1 控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)的主控制器由基于32位ARM。
920T的RISC處理器Samsung S3C2440嵌入式開發(fā)板構(gòu)成，內(nèi)部運(yùn)行嵌入式Linux操作系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)的控制以及與從控制器DSP的通訊等任務(wù)，主控制器通過串行通信接口(UART)實(shí)現(xiàn)與從控制器的數(shù)據(jù)通信，包括發(fā)送特定數(shù)據(jù)格式的控制指令和接收DSP控制器返回的傳感器數(shù)據(jù)。利用Linux操作系統(tǒng)搭建平臺(tái)并開發(fā)基于QT的圖形界面，通過觸摸屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)接口，完成對(duì)電機(jī)和傳感器的控制和傳感器數(shù)據(jù)的顯示。從控制器采用32位定點(diǎn)控制器TMS320F2812，主要完成對(duì)電機(jī)的控制，以及反饋給主控制器ARM9當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

2 串行通信設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)中主控制器ARM9與從控制器TMS320F2812之間的通訊采用串行通信接口，即UART口。TMS320F2812的SCI模塊利用中斷進(jìn)行控制，其接收和發(fā)送是雙緩沖的，二者可獨(dú)立地工作于全雙工模式。串口通過兩個(gè)可以復(fù)用和具有優(yōu)先級(jí)的I／O引腳SCITXD和SCIKXD分別用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，RS-232與DSP中的TTL電平之間需要配驅(qū)動(dòng)和隔離電路可以組成一個(gè)簡(jiǎn)單的通信接口。在ARM9和DSP之間采用了符合RS-232標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)芯片MAX3232進(jìn)行串行通信，MAX3232芯片功耗低、集成度高，具有兩個(gè)接收和發(fā)送通道。TMS320F2812串行接口電路如圖2所示。

在TMS320F2812的串行通信接口工作時(shí)，其功能可以通過軟件可編程實(shí)現(xiàn)，當(dāng)接收到數(shù)據(jù)后，通過事件管理器模塊中的通用定時(shí)器，PWM單元以及捕獲單元對(duì)電機(jī)的方向和速度進(jìn)行控制。