以ARM为核心的嵌入式体感遥控器设计

表1中除OSTaskStat和OSTaskIdle任务为系统自带，其他8个任务均为用户创建。其中：App_TaskStart为起始任务，系统运行后第一个建立的任务，其作用是为初始化系统时钟和底层设备创建所有事件和其他任务；App_TaskAD任务监视电池电压的变化，当电压低于设定值Low Battery时，将启动蜂鸣器报警；App_TaskAHRS任务通过DMA不断接收iNEMO惯性导航模块数据，然后交由USART1接收缓冲区，实时获得手部姿态信息；App_TaskCmd根据手部姿态信息转化为机器人运动指令，然后按照制定的通信协议通过nRF24L01无线模块将指令数据包发送出去；App_TaskData任务在每发送一次指令数据包后，通过nRF24L01无线模块接收机器人本体回传的运动状态信息包；App_TaskLCD任务实现运动指令、机器人运动状态、电池电量、实时时钟在12864液晶显示模块上的显示；App_TaskLED_B任务通过LED指示遥控器上的主控芯片与iNEMO惯性导航模块、遥控器与机器人是否通信正常，当电池电量过低时，通过蜂鸣器进行报警；App_TaskClock任务得到DS1302的实时时钟，通过消息邮箱App_LCDClockMbox发送给App_TaskLCD任务予以实时显示。
3．2 任务间通信设计
任务和中断服务子程序可以通过事件控制块与其他任务进行通信，常用的通信方式有信号量、邮箱和消息队列，同时，通过事件标志实现任务与事件之间的同步。本操作系统共创建了8个消息邮箱和1个事件标志：
OS_EVENT *App_AHRSMbox
OS_EVENT *App_CommandMbox
OS_EVENT *App_DataMbox
OS_EVENT *App_ADMbox
OS_EVENT *App_LCDCmdMbox
OS_EVENT *App_LCDDataMbox
OS_EVENT *App_LCDADMbox
OS_EVENT *App_LCDClockMbox
OS_FLAG_GRP *App_GreenLEDFlag
其中，App_GreenLEDFlag包括3个标志位：
#define Flg_GreenLED 0x0001
#define Flg-BlueLED 0x0002
#define Flg_Buzzer 0x0004
3．3 软件系统流程图设计
软件系统流程图如图4所示。体感遥控器经上电初始化后，首先采集电池电压，然后通过邮箱*App_ADMbox将采集得到的电量值发送给12864液晶显示模块进行显示，若电量过低，则使标志位Flg_Buzzer置位，即通过蜂鸣器进行报警。并且，通过DMA把iNEMO惯性导航模块的数据接收到USART1，判断校验位是否正确，若不正确则重新配置DMA，重新接收数据；若正确则将接收到的数据转化为控制指令，通过nRF24L01无线模块发送给机器人。同时通过邮箱*App-LCDCmdMbox将指令发送给App_TaskLCD任务，在12864液晶显示模块显示当前发送的指令，并通过置位Flg_GreenLED点亮相应LED，以表示STM32F103C8T6与iNEMO模块通信正常；机器人本体接收到指令后，会给遥控器返回数据包，如果遥控器接收的数据错误标志位没有置位，则说明遥控器与机器人本体通信正常，通过邮箱*App_LCDDataMbox将机器人的状态信息发送给App_Tas kLCD任务，在12864液晶显示模块上显示机器人本体运动状态，同时通过置位Flg_BlueLED点亮相应LED，以表示遥控器与机器人本体通信正常。App_TaskClock任务通过邮箱*App_LCDClockMbox向App_TaskLCD任务发送当前时间信息，并予以显示。

体感遥控器软件系统开发环境为IAR EWARM5．4，μC／OS-II版本为V2．86，STM32F103C8T6的调试工具为J-Link仿真器，STM32F103C8T6的固件库版本为V2．0．3。
3．4 遥控器与机器人本体通信方案设计
本设计采用严格的“一问一答”形式，即每发送一条指令都需要机器人本体返回一帧数据包。遥控器发送一条指令后，等待机器人本体返回的数据包，只有获得机器人本体返回的数据包后才可以继续发送指令包。如果机器人本体接收到错误指令(经校验错误的指令)，置位通信错误标志位，上传数据包；同时，机器人本体报警，将机器人速度置0，接下来1 s内下位机清除串口DMA，重新接收指令。如果遥控器收到的数据包中通信错误标志位置位，则重新配置nRF24L01无线模块，重新发送指令。

4 性能测试
对本文所描述的嵌入式机器人体感遥控器进行了相应的测试，测试环境分别为室内走廊环境和室外环境，测试结果如表2所列。测试结果表明，在室内走廊环境中，收发指令的正确率在95％以上；在室外环境中，由于环境中可能存在多种干扰，并且距离在20～30 m，正确率在90％以上。由于遥控器底层软件具备一定容错能力，90％以上的正确率完全满足要求。

结语
本文讨论了基于STM32F103C8T6的嵌入式服务机器人体感遥控器的设计与实现，并对具体的硬件电路和软件系统进行了详细的介绍。经过大量的实验证明，本体感遥控器具有操作简便、可操作性强、通信可靠、稳定性和人性化程度高等优点，在实验室服务机器人的实际应用中取得了良好的效果。