基于P87C591的CAN總線超聲測距系統(tǒng)解析

引言
　　移動機器人的安全避障問題一直是該項研究的基本問題，目前解決此問題的基本方法是采用多路超聲波傳感器通過適當?shù)陌惭b角度達到獲取多路測量信息的目的。對于多路超聲波傳感器的擴展，一般是在機器人系統(tǒng)控制核心之上進行。這樣做的缺點在于，超聲波傳感器的擴展占用了大量的系統(tǒng)硬件資源，另外大量的測量信息的處理也浪費了系統(tǒng)軟件資源。針對這一問題，筆者采用CAN總線擴展多路超聲波傳感器的作法。這種作法有幾個優(yōu)點： 首先，CAN總線具有良好的傳輸防錯設計，保證了數(shù)據(jù)通信的可靠性；其次，多路超聲波傳感器的設計可由CAN總線智能節(jié)點實現(xiàn)，大大節(jié)省了系統(tǒng)硬件資源和軟件資源；第三，由于CAN總線對于網(wǎng)絡內的節(jié)點數(shù)在理論上不受限制，所以隨著對移動機器人研究的不斷深入，對于整個機器人系統(tǒng)的總體設計可以靈活地在CAN總線上進一步開發(fā)。本文介紹的CAN總線智能節(jié)點的設計以Philips公司的P87C591作為超聲波傳感器的控制核心。由于P87C591具有片上自帶的CAN控制器并且為CAN的應用提供了許多專用的硬件功能，因此又將它作為了系統(tǒng)的CAN總線控制器，大大節(jié)省了主控系統(tǒng)的資源。CAN總線的收發(fā)器采用TJA1040。系統(tǒng)總體結構框圖如圖1所示。
　　機器人系統(tǒng)控制核心由ARM實現(xiàn)。其主要功能是處理需要復雜計算的信息，將經(jīng)過處理的信息再送回CAN總線，并對整個網(wǎng)絡進行管理。超聲波智能節(jié)點控制系統(tǒng)的主要功能就是判斷障礙物位置，將對移動機器人前進方向有阻礙的障礙物信息通過CAN總線傳回主控系統(tǒng)，由主控系統(tǒng)作出相應處理并進行避障動作。本文將著重介紹超聲波智能節(jié)點控制系統(tǒng)。
　圖1 系統(tǒng)總體結構框圖