基于DSP的半自主远程控制移动机器人系统

远程监控平台传给小车的主要是指令信息。

GPRS图像采集模块由采集终端、DSP外围接口、GPRS收发器、PC机接口及监控中心软件组成。图像数据经采集后，由DSP串口传输给GPRS收发器1，由收发器l将图像数据通过GPRS无线网络发送出去，再由GPRS收发器2将接收到的图像数据传输给PC机串口，接着监控中心软件从PC机串口读取数据并最终显示在监控中心界面上，完成现场的实时监控。GPRS组网方式结构图如图3所示。  



2.2 图像数据采集程序流程图

图像采集过程包括DSP串口通信初始化和图像数据发送两大部分。监控中心发出采集图像指令，经GPRS模块把信号传输给DSP串口，启动DSP串口的中断服务，采集攝像头图像数据，并经由GPRS模块将数据发送给远程监控中心，完成一帧图像的采集周期。图像数据采集程序流程如图4所示。  



DSP芯片的软件设计支持C语言、汇编语言以及两者混合编程，由于本系统涉及到图像数据处理、电机PID控制算法的实现和LCD显示等，程序烦杂，编程工作量大，因此用混合编程的方法，可以较好地结合C语言和汇编语言的优点，编写出效率较高的程序代码。

2.3 数据传输协议

数据传输协议分为两部分，一部分是尸C机发送给DSP的控制指令，另一部分是DSP发送给PC机的反馈信息。数据的传输格式采用数据包形式，因此必须对每次需要发送的数据进行打包处理，具体的数据包类型如下；  



其中数据包的各单元定义如下：

◇起始标志位是一个字节，固定值0x00；
◇控制字是一个字节，值范围为0x0l"0xff，具体代表的数据类型见2.3.1和2.3.2；
◇数据长度单元是两个字节，值范围为0x0001"0xffff，其中低字节在前，高字节在后，表示待发送数据的字节数；
◇待发送数据单元的字节数不定，内容由具体发送的数据内容决定；
◇数据校验单元是一个字节，值为待发送数据的各个字节相异或得出；
◇结束标志位是一个字节，固定值为0x01。

2.3.1 PC机到DSP的数据传输协议

PC机发送给微处理器DSP的数据类型包括采集图像指令、给定机器人行走类型和应答反馈指令等。DSP接收到PC机送出的各类指令后，读取数据内容，然后把数据内容的各个字节相异或，再把相异或得出的值与接收到的校验码进行比较，若相等则向PC反馈数据接收正确，进而转入对应指令的中断服务程序；若不相等则向PC机反馈数据接收出错，申请重新发送指令。各指令定义如
表1所列。  




2.3.2 DSP到PC机的数据传输协议

DSP发送到PC机的数据类型主要包括机器人当前位置反馈数据、图像数据以及DSP应答反馈指令等。PC机接收到数据后，进行校验的处理过程和上节介绍的DSP接收数据后的处理过程一样。机器人小车在行走的过程中，每隔一段时间会将自身当前位置的数据发送到PC机，实现实时路径跟踪，同时当DSP接收到上位机发出的采集图像指令后，进行图像采集，然后把采集到的图像数据发送给PC机进行图像显示，实现了机器人小车周围环境信息的实奔嗫亍＞咛宓闹噶疃ㄒ迦绫?所列。




3 实验结果

监控中心软件采用Delphi高级语言编制。在“控制指令”一栏中输入Ol（Ol代表采集图像指令），点击“发 送”，随后监控界面的“图像监控”栏会显示摄像头采集到的远程环境信息。  




实验时，攝像头的分辨率调整为320×240，两个GPRS收发器分别在相距4 m左右的房间两端，图5显示了实验结果。实验结果表明：基于GPRS移动通信网络和DSP技术的半自主移动机器人远程系统达到了预期的效果。同时在实验中也发现，GPRS传输数据的实时性是有限的，虽然理论上传输速率高达171 kb／s，但实际上受多种因素的影响，实际速率较低，传输一帧3K的JPEG格式图像大约需要3O"60s的时间。因此，如何进一步提高系统的实时性是本系统面临的最大挑战。