王斌 薛文奎
摘要：针对娱乐机器人系统开放性差、通信接口标准不统一、数据传输性差等问题，机器人利用嵌入式开发板和CAN总线模块搭建娱乐机器人控制系统硬件平台，然后将开放的Linux操作系统移植到控制器上，经测试系统动态性好和实时性强。
关键词：娱乐机器人；硬件平台；CAN总线模块；Linux操作系统
中图分类号：TB
文献标识码：A
doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.09.091
娱乐机器人的研究网络通信协议不开放和专用的操作系统，导致市场上出现的娱乐机器人开放性差、通信接口标准不统一、数据传输性差等问题，阻碍娱乐机器人的更好的发展。本文提出将开放的嵌入式Linux操作系统移植到ARM9开发板，实现娱乐机器人通信接口标准不统一的问题，数据传输的可靠性得到提高。
1系统总体设计
采用模块化设计娱乐机器人控制系统，系统主要由主节点模块、通信总线模块、从节点模块、红外线检测模块和驱动模块等组成。娱乐机器人系统框架如图1所示。
2硬件平台组成
2.1主节点模块
主节点模块是娱乐机器人控制系統的核心，负责与其他各个模块进行数据交换和管理网络功能。系统采用S3C2441A处理器作为主控芯片。S3C2440A微处理器主频400MHz，系统集成SDRAM储存器、专用LCD的DMA控制器、拥有外部请求的4路引脚DMA控制器，支持16/32位精简指令集。
2.2CAN总线模块
CAN总线模块由CAN收发器和CAN控制器组成，本文采用MSG-3CM类型CAN总线控制芯片和TJA1050的CAN总线收发器，其电路原理图如图2所示。
2.3从节点模块
采用68HC11单片机作为从节点控制器模块，68HC11是增强型8位单片机，芯片具有运算高速、系统功能齐备、低功耗等优点。68HC11通过SPI接口与CAN总线模块的SPI接口进行通讯，外围电路设计简单，可靠性高。
2.4红外传感器模块
红外传感器接收与发送模块由红外发射器和红外接收器组成，检测距离为18—75cm。其原理图如3所示。
3娱乐机器人软件平台
搭建娱乐机器人软件平台，将开放的嵌入式Linux操作系统移植到GT2440上。具体需要进行主机的配置、Boot Loader的移植、linux内核的移植及配置、根系统文件的建立等方面。
3.1嵌入式Linux开发环境的建立
嵌入式系统开发采用交叉开发方式，即在电脑将代码编写好，然后通过编译交叉工具生成执行机器代码，再通过串口下载到系统平台上，如图4所示。
3.2移植Boot Loader
移植U-Boot原理是将U-Boot源代码上进行删减或添加系统相关配置文件，然后进行编译及下载到控制板的过程。移植具体如下：
（1）将u-boot-1.1.6解压到GT2440文件中。
（2）修改smdk2410.c、smdk2410.o、smdk2410.h分别修改为GTStudio.c、GTStudio.o、GTStudio.h。
（3）指定交叉编译器为“Carm-linux-”。
（4）中断向量根据需要进行修改start.s文件，修改serial.c与设置的FPCLK和串口波特率相同。
（5）设置bank控制器参数及修改lowlevel_init.s文件与内存配置一致。
（6）在drivers中添加设备驱动程序，实现USB等设备的驱动。
（7）执行make指令，生成机器语言映像文件。
3.3Linux内核移植
3.3.1内核源码的解压
在Linux源代码包，执行#tar xvzf 指令将Linux-2.6.38.6进行解压缩。
3.3.2设置编译环境
修改makefile文件完成目标代码的类型的更改，系统编译交叉工具为4.3.4.具体设计为：
ARCH2？= arm1
CROSS_COMPILE ？=/local/arm1/4.4.3/bin/arm-linux-
3.3.3修改系统时钟
GT2440开发板采用的外部时钟为12MHz，对应的内核源代码为mach-smdk2440.c文件中，将s3c24xx_init_clocks修改为12MHz（12000000）。
4系统测试
将生成的二进制映像文件下载到GT2440芯片中。用USB线将GT2440开发板与电脑连接好，然后利用DNW软件将编译好的文件下载到开发板中，并重新启动系统，可通过SecureCRT软件看到系统界面，如图5所示。
5结论
本文搭建娱乐机器人硬件平台，通过CAN总线实现系统各硬件模块的底层通信，同时使用CANopen协议完成主从节点的通信，实现硬件模块化，同时也提高了数据传输的可靠性。
参考文献
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