基于TMS320DM355的水下自主控制機器魚設(shè)計
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2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
系統(tǒng)硬件總體連接框圖如圖2所示。其中CCD視頻圖像采集部分采用的器件是深圳凱目銳電子有限公司生產(chǎn)的可應(yīng)用于水下的攝像頭KM-273CW，它的適應(yīng)環(huán)境包括：水下工程，科研，水下機器人等。在本系統(tǒng)的設(shè)計中，由于該攝像頭體積較小，呈長筒狀，因而完全可以讓該攝像頭嵌入機器魚的體內(nèi)，充當魚的眼睛。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/161876.htm
視頻信號A／D轉(zhuǎn)換部分采用的器件是Philips公司生產(chǎn)的SAA7111A增強型視頻輸入處理器。該芯片的優(yōu)點在于集A／D轉(zhuǎn)換與解碼功能于一身且支持多制式解碼，且內(nèi)部含有I2C接口，可簡潔的通過I2C總線對其工作方式進行設(shè)定。
在本系統(tǒng)中，主控芯片TMS320DM355通過I2C接口與SAA7111A的雙向數(shù)據(jù)線SDA和時鐘線SCL連接，對SAA7111A的工作方式進行設(shè)置，并向其發(fā)送地址碼和控制量，控制SAA7111A完成視頻的轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的信息通過雙向數(shù)據(jù)線SDA串行讀入，然后進行分析、處理，并產(chǎn)生各種控制信息。
TMS320DM355處理完采集的數(shù)字信號后產(chǎn)生適合的控制信號來控制舵機和電機，從而完成機器魚的自主運動。同時TMS320DM355又可以將處理后的數(shù)字信號通過無線電發(fā)送轉(zhuǎn)置發(fā)送到岸上的主機。
3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計
對該系統(tǒng)的軟件設(shè)計流程如圖3所示。在本系統(tǒng)的軟件設(shè)計中，系統(tǒng)上電初始化DSP，通過軟件模擬I2C總線時序，向SAA7111A發(fā)送寫信號，設(shè)置SAA7111A的工作方式，具體流程為：DSP發(fā)出一個SAA7111A的地址(0xBA或0xBS)，并表明寫操作，等待SAA7111A響應(yīng)，DSP接收到SAA7111的響應(yīng)后，再發(fā)出要配置寄存器的地址，等待SAA7111A響應(yīng)，并在接收到SAA7111A的響應(yīng)后，發(fā)送要配置的數(shù)據(jù)，之后等待SAA7111A響應(yīng)，接受SAA7111A的響應(yīng)，發(fā)送停止位后，結(jié)束一次配置。設(shè)定其工作寄存器，使其輸入的視頻格式為PAL式，且設(shè)定輸出的數(shù)據(jù)流為8bit。之后DSP發(fā)送開始采集信號及對SAA7111A的控制信號。開始采集視頻信號并實現(xiàn)A／D轉(zhuǎn)換。當一幀數(shù)據(jù)寫入幀緩存后，DSP即產(chǎn)生中斷，先關(guān)閉SAA7111A的視頻輸出，然后對采集的信號進行分析處理。處理完后根據(jù)結(jié)果產(chǎn)生各種控制信號控制機器魚中的各種電機和舵機，具體做法就是通過控制輸入到各個電機和舵機的控制信號的占空比實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速和舵機角度的控制，從而實現(xiàn)機器魚游動方向和速度的控制，實現(xiàn)機器魚的自主運動。當DSP完成控制命令后就控制SAA7111A，并重新發(fā)送開始采集命令，繼續(xù)采集下一幀。
4 結(jié)束語
本系統(tǒng)設(shè)計將圖像采集與識別、運動控制集成到一個系統(tǒng)中，能很好實現(xiàn)圖像的快速采集、存儲及數(shù)據(jù)處理功能，也實現(xiàn)了魚體的自主運動控制，即使對于高分辨率要求的魚體游動的前方數(shù)據(jù)(如障礙物等)也起到很好的采集與處理的功能。若將該系統(tǒng)配上更為優(yōu)化的程序，可以實現(xiàn)魚在水體情況較為復(fù)雜的環(huán)境下的自主運動。若再配合無線收發(fā)裝置便可將魚體在水下采集的數(shù)據(jù)發(fā)給地面處理機，供研究人員分析，那么這樣的機器魚就可以應(yīng)用到實際工程中了。
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