I2C總線通信技術在球形機器人雙DSP控制系統(tǒng)中的應用

　　當前，機器視覺技術與運動控制技術正日益成為新一代智能機器人系統(tǒng)的熱門技術，在反恐防爆與抗險救災、星際探測、地質勘察等領域，機器視覺技術和運動控制技術都已得到大量應用。然而，在很多情況下，這兩種技術的無縫聯(lián)結和有機融合卻并不理想，以至直接影響到它們的使用效果。筆者通過研究和探索發(fā)現(xiàn)，機器人控制系統(tǒng)硬件平臺搭建得合理與否是影響上述技術協(xié)調工作的重要原因之一。

　　對于傳統(tǒng)的機器人控制系統(tǒng)來說，選用單一的核心芯片將難以讓其在機器視覺和運動控制兩方面都具有優(yōu)良的表現(xiàn)，將會導致機器人綜合效能得不到充分發(fā)揮。眾多的集成芯片生產(chǎn)廠家意識到圖像處理和運動控制將會是未來半導體芯片的兩大重要應用領域，都紛紛推出了基于上述兩種應用的芯片。

　　筆者經(jīng)過系統(tǒng)研究認識到，利用TI公司的C6000+C2000系列芯片搭建的機器人控制系統(tǒng)架構方案可在機器視覺和運動控制之間找到了一個很好的結合點和平衡點，能較好地起到功能互補的效果。但應當看到，C6000和C2000雖同屬TI公司的產(chǎn)品線，而兩者的體系架構是不同的，在選擇雙DSP建立系統(tǒng)時，如何處理它們之間的信號交互和協(xié)調工作是必須解決的首要問題。新型雙DSP架構的信息交互機制的研究無論在學術上，還是在應用上都具有重大意義。

　　球形機器人控制系統(tǒng)的整體架構

　　筆者所在科研團隊新近研制了一種新型球形機器人，該機器人能自動掃描和跟蹤目標，并可根據(jù)圖像傳感器采集到的數(shù)據(jù)自主對目標進行識別和判斷，屬于典型的機器視覺和運動控制相互協(xié)調、并行工作的系統(tǒng)。在搭建該球形機器人控制系統(tǒng)時，筆者采用了DSP C6000+C2000的雙核架構。其中，C6000芯片主要用來對采集的現(xiàn)場圖像信息進行分析和處理，完成目標識別和判斷，并輸出處理結果;C2000芯片主要用來接收C6000芯片的處理結果，并完成相應的任務管理，如視覺系統(tǒng)云臺的掃描運動、防御功能的實現(xiàn)等等。該機器人控制系統(tǒng)的硬件結構如圖1所示。

　　在C6000芯片的選型上，選擇了TMS320DM6437(以下簡稱DM6437)芯片，它是目前TI公司的TMS320C6000系列中性能較好的定點DSP之一。在C2000芯片的選擇上，選擇了TMS320F28015(以下簡稱F28015)芯片，它是TI公司推出的低成本，低功耗，基于TMS320C28x內(nèi)核的定點控制器芯片。

　　DSP C6000+C2000的組合架構形式，既解決了C6000控制能力稍顯不足的問題，又克服了C2000圖像處理功能薄弱的缺點，可以最大程度地滿足球形機器人控制系統(tǒng)在綜合性能上的需求。但是，引入了強大的雙DSP系統(tǒng)后，隨之而來的便是兩者之間的通信問題，若處理不好，反而會適得其反。因此，雙DSP芯片間的通信接口的設計是保證整體機器人控制系統(tǒng)能完成高效協(xié)調工作的關鍵所在。