加州大學(xué)伯克利分校采用專用于ARM單片機(jī)的NI LabV

同學(xué)們從iRobot Create等預(yù)先構(gòu)建好的機(jī)械平臺(tái)開始，專注于課程作業(yè)中的軟件及單片機(jī)的相關(guān)內(nèi)容。此移動(dòng)平臺(tái)與iRobot Roomba類似，iRobot Roomba是一款配備有車輪驅(qū)動(dòng)器和30多個(gè)傳感器的智能家用吸塵器。但是，它內(nèi)部的8位處理器對于復(fù)雜智能機(jī)器人的控制算法而言并不夠用。因此，加州大學(xué)伯克利分校的工程師們將iRobot Create與Luminary Micro Cortex M3 ARM單片機(jī)連接起來，通過通用異步收發(fā)器（UART）串口傳輸指令。這樣就實(shí)現(xiàn)了一個(gè)更耐用、更強(qiáng)大的控制器，創(chuàng)建了更多通用I/O端口，可進(jìn)行高速模數(shù)轉(zhuǎn)換，并且具備使用LabVIEW和ANSI C程序?qū)C(jī)器人進(jìn)行編程的能力。

采用帶有ARM單片機(jī)的iRobot Create平臺(tái)，同學(xué)們使用嵌入式軟件技術(shù)將機(jī)器人自主引導(dǎo)到一座小山頂上，并在此過程中避開障礙物。同學(xué)們使用的硬件包括iRobot Create、Luminary Micro ARM Cortex M3、一個(gè)加速度計(jì)以及一個(gè)用于診斷和通信的藍(lán)牙芯片。最初同學(xué)們使用ANSI C對Luminary進(jìn)行編程，以實(shí)現(xiàn)有限狀態(tài)機(jī)、中斷以及在不使用操作系統(tǒng)的情況下與傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的連接。在使用ANSI C開發(fā)出一個(gè)可以工作的控制器之后，同學(xué)們開始使用LabVIEW在桌面仿真中對他們的控制器進(jìn)行綜合處理，然后，采用專用于ARM單片機(jī)的LabVIEW嵌入式模塊，使用一個(gè)數(shù)據(jù)流、狀態(tài)圖模型與實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)一起生成的控制程序?qū)C(jī)器人進(jìn)行編程。

在上述過程中，同學(xué)們都可以學(xué)習(xí)到建模、靜態(tài)分析、代碼執(zhí)行路徑、程序可達(dá)性分析及實(shí)時(shí)系統(tǒng)性能約束的重要性。在iRobot Create平臺(tái)上實(shí)施實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐項(xiàng)目使得同學(xué)們體會(huì)到了諸多挑戰(zhàn)，如通過傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及專用于ARM單片機(jī)的LabVIEW嵌入式模塊提供的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)與真實(shí)世界進(jìn)行交流等。

采用專用于ARM 單片機(jī)的LabVIEW嵌入式模塊帶來的優(yōu)勢

模型和系統(tǒng)實(shí)施之間的聯(lián)系是加州大學(xué)伯克利分校課程的主旨之一。與傳統(tǒng)的ANSI C比較，采用LabVIEW圖形化程序設(shè)計(jì)語言可以更容易地對并發(fā)和定時(shí)進(jìn)行分析和推理。通過將LabVIEW描述與ANSI C實(shí)施進(jìn)行比較，同學(xué)們能夠?qū)η度胧杰浖脑懋a(chǎn)生更深的理解。通過使用LabVIEW，同學(xué)們可以更快地開發(fā)復(fù)雜的功能，從而使整個(gè)過程更有滿足感，也更有教育意義。

通過充分利用LabVIEW嵌入式圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具，同學(xué)們也對代碼生成這一嵌入式行業(yè)不斷發(fā)展的技術(shù)有了更深的體會(huì)。擁有了在桌面電腦和實(shí)時(shí)嵌入式平臺(tái)上執(zhí)行LabVIEW程序的能力，同學(xué)們就可以在為嵌入式目標(biāo)生成代碼之前，先對邏輯執(zhí)行的正確性進(jìn)行驗(yàn)證。在LabVIEW前面板有一個(gè)實(shí)時(shí)更新的圖形界面，強(qiáng)化了調(diào)試環(huán)境，使同學(xué)們可以迅速得到結(jié)果。

最終項(xiàng)目

專用于ARM單片機(jī)的LabVIEW嵌入式模塊提高了效率，同學(xué)們得以在更少的時(shí)間里學(xué)習(xí)和理解更多的軟件開發(fā)概念。作為課程的最后一個(gè)部分，同學(xué)們需要在10周時(shí)間內(nèi)開發(fā)一個(gè)自選項(xiàng)目。選擇LabVIEW和ARM硬件的同學(xué)們開發(fā)出來了智能懸停直升機(jī)、密集跟隨的車輛隊(duì)列以及連接到許多傳感器以實(shí)現(xiàn)路徑尋找和地圖繪制的智能車輛機(jī)器人。由于使用LabVIEW，同學(xué)們得以在各種嵌入式應(yīng)用中以非常快速的速度完成軟件的設(shè)計(jì)、模擬及部署。