基于SOPC平台远程机器人控制系统的设计.pdf
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第20期 无线互联科技 NO．20
2016年10月 0CtOber。20l6
基于SOPC平台远程机器人控制系统的设计
黎会鹏，冯 杰
(黄冈师范学院 电子信息学院，湖北 黄冈 438000)
摘 要：本设计基于S0PC嵌入式平台，提出了机器人远程控制系统的初级方案。该系统的硬件由DEl—Soc控制板、wiFi无线
节占、模块和履带机器人驱动电路等组成。软件基于A1tera公司的Qsys平台，根据需要搭建控制器和外设框架，利用c语言采取
模块化编程，驱动外围硬件电路，实现了机器人的运动控制。
关键词 ：SOPC；DE1一SOC；WiFi；Qsys
可编程片上系统 (System onaProgrammableChip， 的速度控制以及前进、后退、转弯控制、六自由度机械手的
SOPC)，它是用可编程逻辑技术把整个系统集成到一块硅 操作。
片上，用于嵌入式系统的研究和电子信息处理。它具有灵活 2 系统硬件总体设计
的设计方式，可裁减、可扩充、可升级，并具备软硬件在系统 整个控制系统主要包括电源、控制器、存储系统、电机
可编程的功能。 驱动电路、WiFi网络通信接 口等资源。
无线网络技术飞速发展进一步促进了网络技术在机器 机器人控制采用友晶科技的DE1．SoC开发板进行设计，
人的控制领域的应用，基于网络的机器人控制技术也从初期 该硬件采用ALTERA公司的CycloneVFPGA芯片为控制核
的遥操作机器人的应用逐步扩展到分布式机器人系统等研 心，通过AT指令配置WiFi节点模块为STA模式，设置链路
究领域。 网络信息和通信端 口。根据接收到的服务端的指令，控制相
1 系统方案 应的驱动电路，完成机器人的运动控制，控制系统结构框图
机器人远程控制系统的本质是人机之间，以及机器设备 如图1所示。
之间的协同和合作，机器人控制设计采用ALTERA公司的
CycloneVFPGA芯片平台，基于NiosII嵌入式处理器进行
设计。该处理器是具有32位指令集的第二代片上可编程的软
核处理器，其最大优势和特点是模块化的硬件结构，以及由
此带来的灵活性和可裁减性。
机器人作为网络数据的连接终端，将WiFi节点模块通
过AT指令配置，连接到服务端，建立数据链路。此时，服务
端的控制指令可以通过WiFi传送到单机器人平台。平台根据
指令译码程序，调整机器人运动方向和机械臂动作。
1．1控制端 图1机器人结构框图
监控中心采用C／S架构，完成客户端登录信息的监听，待 2．1无线模块
客户机登录后，通过以太网进行通信。操作员通过控制界面 本设计选用汇承科技推 出的全新HC．21(S2W．
可以在对该系统进行操作，也可通过板载的按键或重力传 M02WiFi)模块，是基于UART接口的符合WiFi无线网络标
感器检测倾角对机器人的运动进行控制。 准的嵌入式模块，内置无线网络协议IEEE802．11协议栈以及
1．2无线通信的实现 TCP／IP协议栈， 能够实现用户串口数据到无线网络之间的
本设计采用WiFi联网方式在客户端和服务器端进行数 转换。
据交换，WiFi是一种无线联网技术，能够将个人电脑、手持 2．2 电机驱动器
设备 (O~pad、手机)等终端以无线方式互相连接 。 机械手伺服电机驱动器选用parallax公司的Servo
1．3控制终端 Controller模块，用于驱动控$]1Hitec公司的HS。645MG大扭
机器人连接WiFi智能控制终端，终端设置成客户机模 矩舵机，完成机械
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