电子科技大学：《智能机器人原理及实践》课程教学资源（讲稿）03 羽毛球机器人嵌入式系统设计

电子神越女学 人 智能机器人原理与实践 ·嵌入式系统设计 骆德渊博士、教授 电子科技大学机械与电气工程学院副院长 电子科技大学机器人队总教练

嵌入式系统设计

德仓创机器人 3.羽毛球机器人嵌入式控制系统设计 Dechuang Robot 羽毛球机器人嵌入式控制系统 羽毛球机器人嵌入式控制系统由电源、ARM主控、CN总线、陀螺仪和无线数传组成。视觉系统通过无线 数传将羽毛球、机器人相关数据传输给ARM主控， ARM主控结合陀螺仪数据通过CAN总线向直流伺服电机 发送控制命令和数据。并通过CN总线实时检测各直流伺服电机状态。 数 AR硬件 传 陀螺仪 串口 控制 FREE CN总线 系统 CN总线 RTOS CAN2 ARM 试 下数线 CAN总线 口 CANI AR嗽件 驱动器 电源板

3.羽毛球机器人嵌入式控制系统设计 3 羽毛球机器人嵌入式控制系统由电源、ARM主控、CAN总线、陀螺仪和无线数传组成。视觉系统通过无线 数传将羽毛球、机器人相关数据传输给ARM主控，ARM主控结合陀螺仪数据通过CAN总线向直流伺服电机 发送控制命令和数据。并通过CAN总线实时检测各直流伺服电机状态。 羽毛球机器人嵌入式控制系统 电源板 ARM CAN1 串口 调 试 口 CAN2 数 传 陀螺仪 驱动器 CAN总线 CAN总线 下载线 数 传 视 觉 系 统 控制 系统 ARM硬件 FREE RTOS ARM软件 CAN总线

德仓创机器人 3.羽毛球机器人嵌入式控制系统设计 Dechuang Robot 羽毛球机器人嵌入式控制系统：ARM硬件 ARM硬件是ARM公司推出的RISC指令集的系列单片机，根据羽毛球机器人运动控制要求，选用STM32F4O7 芯片作为主控芯片。 Classic Embedded Application ARM Processors Cortex Processors Cortex Processors Cortex-A15 RISC ARM硬件 Cortex-A9 Cortex-AB Cortex-A7 AMBA Cortex-A5 8T32F407 流水线 控制 FREE ARM11 总绒结构 CAWN总线 系统 Cortex-R4 RTOS Cortex-M4 ARM9 Cortex-M3 Cortex-M1 存储器 ARM嗽件 映射/O ARM7 Cortex-M0 Capability

3.羽毛球机器人嵌入式控制系统设计 4 ARM硬件是ARM公司推出的RISC指令集的系列单片机，根据羽毛球机器人运动控制要求，选用STM32F407 芯片作为主控芯片。 羽毛球机器人嵌入式控制系统：ARM硬件 控制 系统 ARM硬件 FREE RTOS ARM软件 CAN总线 STM32F407 RISC 流水线 存储器 映射I/O AMBA 总线结构

德仓创机器人 3.羽毛球机器人嵌入式控制系统设计 Dechuang Robot 羽毛球机器人嵌入式控制系统：ARM硬件 ARM硬件是ARM公司推出的RISC指令集的系列单片机，根据羽毛球机器人运动控制要求，选用STM32F4O7 作为主控芯片。 3个ADC.2个 2个USB0TG接口；1个支 定时器、 DAC、串行接口、外存接 先进 持MI和RMI的10/100M RISC 口、实时时钟、CRC计算单 外设 多种 接口 以太网接口，硬件支持 元和模拟真随机数发生器 1EEE1588V2协议；1个8- 14位并行相机接口 采用多达7重AHB总线矩阵和多通道DMA控制器，支持 。程序执行和数据传输并行处理，数据传输速率极快： AMBA 总线结构 sn32F407 流水线 内置的单精度FPU提开控制算法的执行速度，给目标应用增 加更多功能，提高代码执行效率，缩短研发周期： 高集成度：最高1MB片上闪存，192 KB SRAM,复位 电路，内部RC振荡器、PLL锁相环、低于1μA的实时 时钟（误差低于1秒）： 存储器 映射1V0 。最多15个通信接口（包括6个10.5Mbit/s的USART、3 个42Mbit/s的SPL、3个2C、2个CAN、1个SD1O): ·音频：音频专用锁相环和2个全双工12S:

3.羽毛球机器人嵌入式控制系统设计 ARM硬件是ARM公司推出的RISC指令集的系列单片机，根据羽毛球机器人运动控制要求，选用STM32F407 作为主控芯片。 羽毛球机器人嵌入式控制系统：ARM硬件 STM32F407 RISC 流水线 存储器 映射I/O AMBA 总线结构 先进 外设 多种 接口 5

y0 德仓创机器人 3.羽毛球机器人嵌入式控制系统设计 Dechuang Robot 羽毛球机器人嵌入式控制系统：ARM硬件 CMdata RAM6K行 (FSMC) GKNE3可A23g D310L CEN,WEN. NTRST.JTD JTAG&SW UPU SRAM,PSRAM,NOR Flash NBL3O NL NREG STM32F04 ETM PC Card (ATA).NAND Flash TRACECUK TRACED(30 结构 ARM Cortex-M4 168MH FPU Flash S肌5 RISC up to 随gPsA Ethemnet MAC DMA 1MB MDIO aS AF 10/100 Camera SRAM 112 KB interface USB DMA OTG HS SRAM 16 KB SCL/SDA NTN.ID,VBUS,SOF USB OTG FS DMA2 4 SOA INTN.ID,VBUS,SOF AMBA DMA1 HB1 168 Mz 流水线 V01a36V 总线结构 sn32F407 eVDDA GPIO PORT A GPIO PORT B BOR PC15( GPIO PORT C 存储器 GPIO PORT D 映射VO P阳54 GPIO PORT E P阴5 GPIO PORT F PG 150 VaAT 1.65 103.6V GPIO PORT G PH150 GPIO PORT H 围 TN2四 P(110 RTC GPIO PORTI 6

3.羽毛球机器人嵌入式控制系统设计 羽毛球机器人嵌入式控制系统：ARM硬件 STM32F407 RISC 流水线 存储器 映射I/O AMBA 总线结构 6 STM32F04 结构

德仓创机器人 3.羽毛球机器人嵌入式控制系统设计 Dechuang Robot 羽毛球机器人嵌入式控制系统：ARM硬件 流水线技术 空间 RISC 流水线明显 访存 比顺序方式 执行 译码 效率高 AMBA 总线结构 sn32F407 流水线 取指 34567 8 9 10 时间/△M 空间个 存储器 写回 映射VO 访存 执行 译码 6 取指 6 2 345 6 78910 时间/△M

3.羽毛球机器人嵌入式控制系统设计 羽毛球机器人嵌入式控制系统：ARM硬件 STM32F407 RISC 流水线 存储器 映射I/O AMBA 总线结构 7

德仓创机器人 3.羽毛球机器人嵌入式控制系统设计 Dechuang Robot 羽毛球机器人嵌入式控制系统：ARM硬件 1/0输出操作可以通过存储器写入操作实现 RISC 1/0操作 被映射 AMBA 总线结构 sn32F407 流水线 为存储 器操作 存储器 映射IVO I/0输入操作可以通过存储器读取操作实现

3.羽毛球机器人嵌入式控制系统设计 羽毛球机器人嵌入式控制系统：ARM硬件 STM32F407 RISC 流水线 存储器 映射I/O AMBA 总线结构 8 I/O操作 被映射 为存储 器操作 I/O输出操作可以通过存储器写入操作实现 I/O输入操作可以通过存储器读取操作实现

德仓创机器人 3.羽毛球机器人嵌入式控制系统设计 Dechuang Robot 羽毛球机器人嵌入式控制系统：ARM硬件 32位多层 64KB ARM GP GP MAC JSB OTG AHB总线矩阵 CCM数据RAM Cortex-M4 DMA1 DMA2 以太网 HS 到 8 乏 VWO 坐 RISC 5品 57 ICODE Flash AMBA M1 DCODE 总线结构 sn32F407 流水线 M2 SRAM1 112KB M3[ SRAM2 16 KB 存储器 M4 AHB1 外设 APB1 映射1V0 M5 厂 竖 APB2 M6 FSMC 静态存储器 总线矩阵S 控制器 9

3.羽毛球机器人嵌入式控制系统设计 羽毛球机器人嵌入式控制系统：ARM硬件 STM32F407 RISC 流水线 存储器 映射I/O AMBA 总线结构 9 32位多层 AHB总线矩阵

德仓创机器人 3.羽毛球机器人嵌入式控制系统设计 Dechuang Robot 羽毛球机器人嵌入式控制系统：ARM核心资源 定时器 运动控制 软件 GPIO STM32F407 FREERTOS 操作系统 串口 时钟 CAN 总线 10

3.羽毛球机器人嵌入式控制系统设计 10 羽毛球机器人嵌入式控制系统：ARM核心资源 STM32F407 定时器 GPIO 串口 CAN 总线 时钟 FREERTOS 操作系统 运动控制 软件

德创机器人 3.羽毛球机器人嵌入式控制系统设计 Dechuang Robot 羽毛球机器人嵌入式控制系统：ARM控制模块设计 11

3.羽毛球机器人嵌入式控制系统设计 11 羽毛球机器人嵌入式控制系统：ARM控制模块设计