智能车制作

标题: 智能小车---采用Linux2.6 [打印本页]

作者: superyongzhe 时间: 2008-5-1 07:14
标题: 智能小车---采用Linux2.6
<

>作者：Sam山野人，<A target=_blank href="mailto:coolwyc@21cn.com">coolwyc@21cn.com</A><DIV align=left><IMG style="CURSOR: pointer" onclick=javascript:window.open(this.src); src="http://www.roboticfan.com/blog/UploadFiles/2007-8/221435205355.jpg" onload=rsimg(this,500)> <IMG style="CURSOR: pointer" onclick=javascript:window.open(this.src); src="http://www.roboticfan.com/blog/UploadFiles/2007-8/221435770766.jpg" onload=rsimg(this,500)></DIV><DIV align=left><EMBED pluginspage=http://www.microsoft.com/Windows/Downloads/Contents/MediaPlayer/ src=http://www.shop8.us/a/21-08-07_1951.rm width=176 height=144 type=application/x-mplayer2 filename="http://www.shop8.us/a/21-08-07_1951.rm" autostart="true" showcontrols="true" showstatusbar="false" showdisplay="false" autorewind="true"></EMBED></DIV>硬件：1.      车体2.      S3C2410A开发板3.      红外测距传感器4.      伺服器（舵机）5.      直流电机6.      电机驱动板7.      电源软件：1.      Linux2.6.14内核，包括：Nand Flash、USB、NET、PWM、ADC等驱动；Yaffs等文件系统。2.       VIVI3.      Busybox1.6主要目标：使车体能自主地在平地行驶，能躲避一定高度和大小的障碍物。下一目标：优化行走算法、行走路线预测、自选行走路线等。加入编码轮，实现PID。开发简述：1. 在前几个月已完成了PRJ1：智能小车的开发，PRJ2硬件跟PRJ1相同，实现功能也基本相同，最大不同的是PRJ1采用UCOSII操作系统，PRJ2采用Linux，由于工作比较忙，PRJ1的介绍稍后撰写发布。2. 开发板是一年多前买的，自带的linux 是2.4 的版本，现在很多开发板都已经用上2.6 了，我当然也想用2.6 做平台了，于是开始了linux2.6.14 的移植，用了大概花了3 个星期左右，其中也尝试了2.6.18 和2.6.22 ，编译后运行时老是出现visual address裁词裁吹拇砦螅?偻?弦裁徊榈皆?颍?谑欠牌?恕?linux2.6.14的移植也算比较顺利， Nand Flash 、 USB、 NET、 Yaffs等都很快弄好了。我是在业余时间做的，平时要上班，花了三个星期自己感觉也不算慢了。3. 内核移植完了下一步当然是文件系统了，首先是移植Busybox1.6 ，然后建立目录结构、编写好linuxrc 还有hosts 、passwd 等配置文件，在mtd 上划出一个分区建立yaffs ，把目录结构、Busybox 等都copy 过去，启动时用这个yaffs 分区做根目录。具体的网上也有很多文章参考，这里就从简了。4. 要使车体工作需要控制三个硬件：a. 红外测距传感器--- 车体的唯一一个传感器，最大探测距离80cm ，负责探测车体周围的障碍物，车体上没有其他接触开关等传感器，所以车体的安全保障就靠它了。b. 伺服器--- 负责带动红外测距传感器旋转，使它能探测到不同角度的距离，这里设计是前方 lang="EN-US" style="font-family: Times New Roman">140度范围旋转，也就是说能探测前方 140度范围的障碍物的距离。c. 直流电机--- 负责车体移动。通过了PWM 信号驱动电机驱动板来调节车体的运行速度，前方障碍物距离远时运行速度可以快些，当离障碍物距离近时运行速度可以慢些或者停车。5. 红外测距传感器输出的是模拟电压信号（当障碍物距离远输出电压低，当障碍物距离近输出电压高），所以要用到ADC ，需要编写S3C2410_adc 驱动。6. 伺服器和直流电机都需要用到PWM信号，PWM信号是由定时器产生的，S3C2410 有五路定时器，linux 占用了一个，查看linux 内核源码，确定是占用了timer4 ，其余的4 个就可以选用了，选用timer0 驱动伺服器，timer1 驱动直流电机，分配好了立刻动手编写S3C2410_pwm 驱动；车体运行除了要控制速度还需要控制方向（前进、后退、左转、右转等），需要通过 I/O对电机驱动板进行控制，本来应该另外编写驱动程序来完成这些的，但考虑到控制对象是一样的（电机），而且控制方向和控制速度关系比较密切，所以把控制 I/O的代码也写到 S3C2410_pwm里面去了，用起来也方便。7. 到此，内核和驱动都已经准备好了，下一步要实现的就是应用程序了，包括小车的行走模式、行走算法、障碍物探测等，使用了两个线程来完成这些任务：a. MeasureThread()--- 探测线程：主要实现伺服器在 140度区间来回转动，带动红外测距传感器也随之转动；每转过一定角度就测量障碍物距离；根据测量结果通知 MotionThread()做相应的动作，例如：前方障碍物距离在安全范围，通知 MotionThread()前进；左前方有障碍物，通知 MotionThread()往右转；前方障碍物距离比较近，通知 MotionThread()减速，前方障碍物距离比较远，通知 MotionThread()加速。通过全局变量 Motion_status实现通信。b. MotionThread()--- 运动控制线程：根据MeasureThread()设置的状态控制车体运动。当有障碍物时车体需要左转或右转以避开障碍物，当障碍物刚好在安全距离阀值附近时，会出现抖动（有障碍 -  左转 - 无障碍-  停-  有障碍- 左转），这里采取了每次转动要至少保持一定时间（例如： 200ms），在这段时间内禁止改变车体运动状态，通过互斥锁 mutex_turning来实现这种同步。 <DIV><IMG style="CURSOR: pointer" onclick=javascript:window.open(this.src); src="http://www.roboticfan.com/college/UploadFiles_7562/200708/20070823175933282.png" onload=rsimg(this,500)></DIV>8.       代码：car.c＃i nclude <sys/stat.h> ＃i nclude <fcntl.h> ＃i nclude <stdio.h> ＃i nclude <sys/time.h> ＃i nclude <sys/types.h> ＃i nclude <unistd.h> ＃i nclude <pthread.h>#define ADC_DEV "/dev/s3c2410_adc" #define PWM_DEV "/dev/s3c2410_pwm"  #define PWMIOCTL_PRESALE0 0#define PWMIOCTL_PRESALE1 1#define PWMIOCTL_MUX0 2#define PWMIOCTL_MUX1 3#define PWMIOCTL_MUX2 4#define PWMIOCTL_MUX3 5#define PWMIOCTL_MUX4 6#define PWMIOCTL_AUTORELOAD0 7#define PWMIOCTL_AUTORELOAD1 8#define PWMIOCTL_AUTORELOAD2 9#define PWMIOCTL_AUTORELOAD3 10#define PWMIOCTL_INVERTER0 12#define PWMIOCTL_INVERTER1 13#define PWMIOCTL_INVERTER2 14#define PWMIOCTL_INVERTER3 15#define PWMIOCTL_INVERTER4 16#define PWMIOCTL_UPDATE0 17#define PWMIOCTL_UPDATE1 18#define PWMIOCTL_UPDATE2 19#define PWMIOCTL_UPDATE3 20#define PWMIOCTL_UPDATE4 21#define PWMIOCTL_START0 22#define PWMIOCTL_START1 23#define PWMIOCTL_START2 24#define PWMIOCTL_START3 25#define PWMIOCTL_START4 26#define PWMIOCTL_TCNTB0 27#define PWMIOCTL_TCNTB1 28#define PWMIOCTL_TCNTB2 29#define PWMIOCTL_TCNTB3 30#define PWMIOCTL_TCNTB4 31#define PWMIOCTL_TCMPB0 32#define PWMIOCTL_TCMPB1 33#define PWMIOCTL_TCMPB2 34#define PWMIOCTL_TCMPB3 35#define PWMIOCTL_TCMPB4 36 #define MOTOIOCTL_GPCDAT 200 #define MOTION_FORWARD             1#define MOTION_STOP             2#define MOTION_LEFTTURN            3#define MOTION_RIGHTTURN  4#define MOTION_BACKTURN           5#define MOTION_BACKWARD           6 #define SERVO_STEP          2#define SERVO_LEFT_MAX        7#define SERVO_RIGHT_MAX            21#define SERVO_MIDDLE            14#define SERVO_DIRECT_LEFT   0#define SERVO_DIRECT_RIGHT 1 #define SAVE_           0x140     //障碍物安全距离值#define SAVE_1         0x70#define SAVE_2         0x50 unsigned char Motion_Status = MOTION_STOP ;unsigned short GP2D12_[30] ;unsigned char Servo_val[30] = {51,57,63,69,75,81,87,93,99,105,111,117,123,129,135,141,147,153,159,165,171,177,183,189,195,201,207,213,219,225} ;unsigned char Direct_val[8] = {0x0, 0x48, 0x0, 0x28, 0x42, 0x42, 0x22, 0x0} ;unsigned char Speed_val[8] = {0x15, 0x20, 0x30, 0x46, 0x50, 0x5a, 0x60, 0x63} ; unsigned char curSpeed = 0 ;unsigned char curDegree = 0 ;unsigned char curDegree_d = 0 ; unsigned short turn_count = 0 ;unsigned short lrturn_count = 0 ;pthread_mutex_t mutex_turning; int adc_fd,pwm_fd;  void InitServo() ;void InitMoto() ;void SetServoDegree(unsigned char degree) ;void SetMotoSpeed(unsigned char speed) ;void SetMotoDirect(unsigned char direct) ;int GetAdc() ;void MeasureThread() ;void MotionThread() ; void InitServo() {       int i = 0 ;       i=0x20 ;       ioctl(pwm_fd,PWMIOCTL_PRESALE0,&i);        i=0x3 ;       ioctl(pwm_fd,PWMIOCTL_MUX0,&i);        i=1953 ; //i=1800 ;       ioctl(pwm_fd,PWMIOCTL_TCNTB0,&i);        SetServoDegree(14) ;} void InitMoto() {       SetMotoDirect(MOTION_STOP) ;       SetMotoSpeed(curSpeed) ;} void SetServoDegree(unsigned char degree) {       int i = 0 ;       i=Servo_val[degree] ;       ioctl(pwm_fd,PWMIOCTL_TCMPB0,&i); } void SetMotoSpeed(unsigned char speed) {       int i = 0 ;       i=Speed_val[speed] ;       ioctl(pwm_fd,PWMIOCTL_TCMPB1,&i);} void SetMotoDirect(unsigned char direct) {       int i = 0 ;       i=Direct_val[direct] ;       ioctl(pwm_fd,MOTOIOCTL_GPCDAT,&i); } int GetAdc() {       int i = 0, ret = 0, tmp = 0 ;       for(i=0;i<5;i++) {              read(adc_fd,&tmp,sizeof(unsigned long));              if(i>0) ret += tmp ;       }       return ret/4 ;} void MeasureThread(){        unsigned short adcData0 = 0 ;       unsigned char save_count = 0 ;       unsigned char save_count1 = 0 ;       unsigned char save_count2 = 0 ;style="font-size: 12pt; font-family: Times New Roman">        //     Motion_Status = MOTION_STOP ;        printf("MeasureThread,start\n");style="font-size: 12pt; font-family: Times New Roman">               while(1)        {          switch (Motion_Status) {           case MOTION_LEFTTURN:           case MOTION_RIGHTTURN:              usleep(20000);              pthread_mutex_lock(&mutex_turning); //等待转动一定角度后才开始检测              pthread_mutex_unlock(&mutex_turning);              while(1) {                adcData0 = GetAdc() ;                if(adcData0<=SAVE_) {                  SetMotoDirect(MOTION_STOP) ;                  Motion_Status = MOTION_STOP ;                  break ;                }                if(Motion_Status != MOTION_LEFTTURN && Motion_Status != MOTION_RIGHTTURN)                  break ;              }              break ;style="font-size: 12pt; font-family: Times New Roman">                         case MOTION_BACKWARD:           case MOTION_BACKTURN:              break ;                       default:                if(curDegree<SERVO_LEFT_MAX) {                 curDegree = SERVO_LEFT_MAX ;                 curDegree_d = SERVO_DIRECT_RIGHT ;               }               if(curDegree>SERVO_RIGHT_MAX) {                 curDegree = SERVO_RIGHT_MAX ;                 curDegree_d = SERVO_DIRECT_LEFT ;               }               while(1) {                adcData0 = GetAdc() ;                if(adcData0>=SAVE_) {                    //stop and sleep to do.                    //                         lrturn_count++ ;                     if(curDegree>SERVO_MIDDLE) {                           Motion_Status = MOTION_LEFTTURN ;                           curDegree_d=SERVO_DIRECT_RIGHT ;                                                    } else {                           Motion_Status = MOTION_RIGHTTURN ;                           curDegree_d=SERVO_DIRECT_LEFT ;                         }                         save_count = 0 ;                    save_count1 = 0 ;                    save_count2 = 0 ;                    curSpeed = 0 ;                      SetMotoDirect(MOTION_STOP) ;                    SetMotoSpeed(curSpeed) ;                         break ;                                  } else if(adcData0<SAVE_2) {                    save_count2++ ;                    save_count1++ ;                         save_count++ ;                    if(save_count2>8) {                      curSpeed = 2 ;                      save_count2 = 8 ;                     }                } else if(adcData0<SAVE_1) {                    save_count2 = 0 ;                    save_count1++ ;                         save_count++ ;                    if(curSpeed == 2) curSpeed = 1 ;                    if(save_count1>8) {                      curSpeed = 1 ;                      save_count1 = 8 ;                     }                } else if(adcData0<SAVE_) {                    save_count1 = 0 ;                    save_count2 = 0 ;                         save_count++ ;                    curSpeed = 0 ;                }                if(save_count>15) {                    Motion_Status = MOTION_FORWARD ;                    lrturn_count = 0 ;                    save_count = 15 ;                }                SetMotoSpeed(curSpeed) ;                                if(curDegree_d==SERVO_DIRECT_LEFT) {  //控制伺服器旋转                  curDegree -= SERVO_STEP ;                  if(curDegree<SERVO_LEFT_MAX) {                         curDegree=SERVO_LEFT_MAX ;                         curDegree_d=SERVO_DIRECT_RIGHT ;                  }                } else {                  curDegree += SERVO_STEP ;                  if(curDegree>SERVO_RIGHT_MAX) {                         curDegree=SERVO_RIGHT_MAX ;                         curDegree_d=SERVO_DIRECT_LEFT ;                  }                }                SetServoDegree(curDegree) ;                usleep(40000);                }                break ;>                        }         }} void MotionThread(){         printf("MotionThread start. \n");        while(1)        {          switch (Motion_Status) {           case MOTION_FORWARD:               while(Motion_Status==MOTION_FORWARD) {                      SetMotoDirect(MOTION_FORWARD) ;                      usleep(5000) ;               }               SetMotoDirect(MOTION_STOP) ;              break ;           case MOTION_STOP:               usleep(5000) ;                  break ;           case MOTION_LEFTTURN:                SetMotoDirect(MOTION_LEFTTURN) ;              pthread_mutex_lock(&mutex_turning); //每次转动要保持转动一定时间                if(lrturn_count>10) {                  lrturn_count = 0 ;                  usleep(1000000) ;                } else {                  usleep(200000) ;                }              pthread_mutex_unlock(&mutex_turning);               while(Motion_Status==MOTION_LEFTTURN) {                      SetMotoDirect(MOTION_LEFTTURN) ;                      usleep(20000) ;               }               SetMotoDirect(MOTION_STOP) ;               usleep(100000) ;                  break ;           case MOTION_RIGHTTURN:                SetMotoDirect(MOTION_RIGHTTURN) ;              pthread_mutex_lock(&mutex_turning);                if(lrturn_count>10) {                  lrturn_count = 0 ;                  usleep(1000000) ;                } else {                  usleep(200000) ;                }              pthread_mutex_unlock(&mutex_turning);               while(Motion_Status==MOTION_RIGHTTURN) {                      SetMotoDirect(MOTION_RIGHTTURN) ;                      usleep(20000) ;               }               SetMotoDirect(MOTION_STOP) ;               usleep(100000) ;                  break ;            default:               SetMotoDirect(MOTION_STOP) ;              Motion_Status = MOTION_STOP ;               usleep(5000) ;                  break ;         }        }        printf("MotionThread end. \n");}int main(void) {        int ret;        pthread_t thread_id;       unsigned long tmp;        adc_fd=open(ADC_DEV,O_RDWR);        pwm_fd=open(PWM_DEV,O_RDWR);        if(adc_fd < 0)        {          printf("Error opening %s adc device\n", ADC_DEV);          return -1;        }       if(pwm_fd < 0)        {          printf("Error opening %s pwm device\n", PWM_DEV);          return -1;        }        else          printf("device id is %d\n",adc_fd) ;         InitServo();       InitMoto() ;       pthread_mutex_init (&mutex_turning,NULL);       ret=pthread_create(&thread_id,NULL,(void *)MeasureThread,NULL);       if(ret!=0){              printf ("Create pthread error!\n");              return -1;       }       MotionThread() ;       pthread_join(thread_id,NULL);       close(adc_fd);        close(pwm_fd);        return 0; }<A title=图片+视频+代码 href="http://www.shop8.us/a/car.rar">图片+视频+代码下载</A>

作者: superyongzhe 时间: 2008-5-1 07:15
标题: Re:智能小车---采用Linux2.6
这是别人用LINUX做的小车，强悍吧！

作者: guiltcool 时间: 2008-5-3 06:53
标题: Re:智能小车---采用Linux2.6
<

>牛！！把Linux搞到小车上来了！

作者: zsy7758758 时间: 2008-6-20 04:46
提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

作者: chenrunshe_007 时间: 2009-4-4 00:52
我觉得真有点相形见绌

作者: zhangluhuixing 时间: 2010-5-5 12:28
很有用

作者: 战神dencer 时间: 2010-5-5 18:49
牛啊

欢迎光临智能车制作 (http://111.231.132.190/)