Products:
  Statechart Module, Embedded Module for ARM Microcontrollers
The Challenge:
  通éŽä¸€ç³»åˆ—é¢å‘機器人開發的實驗室實è¸èª²ç¨‹èˆ‡åœ˜éšŠé …目,å¸å¼•é›»å工程和計算機科å¸å¸é™¢çš„åŒå¸å€‘ç©æ¥µæŠ•入嵌入å¼ç³»çµ±è¨è¨ˆã€‚
The Solution:
  采用專用于ARM單片機的NI LabVIEWåµŒå…¥å¼æ¨¡å¡Šï¼Œå°é€£æŽ¥åˆ°iRobot Create移動機器人平臺的Cortex-M3單片機編程,使得åŒå¸å€‘å¯é–‹ç™¼ä¸€å€‹åµŒå…¥å¼ç³»çµ±ï¼Œèˆ‡å…·æœ‰å¯¦æ™‚ç´„æŸçš„真實世界進行交æµã€‚
ã€€ã€€åŠ å·žå¤§å¸ä¼¯å…‹åˆ©åˆ†æ ¡çš„é›»å工程和計算機科å¸å¸é™¢æ˜¯å…¨çƒé ‚ç´šå¸é™¢ä¹‹ä¸€ã€‚ 作為本科生課程的一部分,åŒå¸å€‘æœ‰æ©ŸæœƒåŽ»ç ”ç©¶åµŒå…¥å¼ç³»çµ±å’Œè¨ˆç®—物ç†ç³»çµ±å¸¶ä¾†çš„ç¨ç‰¹æŒ‘戰。 åŒå¸å€‘å°‡å¸ç¿’實時嵌入å¼ç³»çµ±çš„并發性和計算的并發模型ã€å‚³æ„Ÿå™¨å’ŒåŸ·è¡Œæ©Ÿæ§‹å»ºæ¨¡ã€è»Ÿä»¶åˆ†æžå·¥å…·ã€ä»£ç¢¼ç”Ÿæˆä»¥åŠæŽ§åˆ¶ç®—æ³•ç‰æ–¹é¢çš„知è˜ã€‚
  è¦é–‹ç™¼ä¸€å€‹å¯é 的嵌入å¼ç³»çµ±ï¼Œéœ€è¦å»£æ³›çš„å°ˆæ¥æŠ€èƒ½ï¼ŒåŒ…æ‹¬éœæ…‹ä»£ç¢¼åˆ†æžã€å¯¦æ™‚é‹è¡Œä»¥åŠå‚³æ„Ÿå™¨å’ŒåŸ·è¡Œæ©Ÿæ§‹çš„æŽ¥å£æŠ€è¡“。 我們希望åŒå¸å€‘能完æˆä¸€ç³»åˆ—的實驗室實習課程,強化一個æˆåŠŸçš„åµŒå…¥å¼å·¥ç¨‹å¸«æ‰€å¿…é ˆæŽŒæ¡çš„æŠ€èƒ½ã€‚
機器人硬件平臺
  通éŽèª²ç¨‹å¯¦é©—作æ¥ï¼ŒåŒå¸å€‘將體會到如何使用專用于ARM單片機的LabVIEWåµŒå…¥å¼æ¨¡å¡Šã€ç‹€æ…‹åœ–åŠANSI Cç‰å¤šç¨®è¨è¨ˆå·¥å…·ä¾†æŽ§åˆ¶æ©Ÿå™¨äººã€‚機器人需è¦è™•ç†å‚³æ„Ÿå™¨ç™¼é€ä¾†çš„真實世界的數據,å°å®ƒå€‘所處的環境åšå‡ºå¿«é€Ÿå應并驅動執行機構產生有æ„義的物ç†éŸ¿æ‡‰ï¼Œæ˜¯åµŒå…¥å¼ç³»çµ±æ•™å¸çš„æ¥µä½³å·¥å…·ã€‚在è¨è¨ˆèª²ç¨‹ææ–™æ™‚,我們也采用了LabVIEW直觀的圖形化è¨è¨ˆå·¥å…·ï¼Œç‚ºåŒå¸å€‘æä¾›éˆæ´»ã€é–‹æ”¾çš„程åºè¨è¨ˆå¹³è‡ºï¼Œä½¿åŒå¸å€‘坿··åˆä½¿ç”¨æ•¸æ“šæµã€ANSI C和狀態圖ç‰ç¨‹åºè¨è¨ˆæ–¹æ³•。
  åŒå¸å€‘從iRobot Createç‰é 先構建好的機械平臺開始,專注于課程作æ¥ä¸çš„軟件åŠå–®ç‰‡æ©Ÿçš„相關內容。æ¤ç§»å‹•平臺與iRobot Roomba類似,iRobot Roomba是一款é…備有車輪驅動器和30多個傳感器的智能家用å¸å¡µå™¨ã€‚但是,它內部的8ä½è™•ç†å™¨å°äºŽå¾©é›œæ™ºèƒ½æ©Ÿå™¨äººçš„æŽ§åˆ¶ç®—法而言并ä¸å¤ ç”¨ã€‚å› æ¤ï¼ŒåŠ å·žå¤§å¸ä¼¯å…‹åˆ©åˆ†æ ¡çš„工程師們將iRobot Create與Luminary Micro Cortex M3 ARM單片機連接起來,通éŽé€šç”¨ç•°æ¥æ”¶ç™¼å™¨ï¼ˆUART)串å£å‚³è¼¸æŒ‡ä»¤ã€‚這樣就實ç¾äº†ä¸€å€‹æ›´è€ç”¨ã€æ›´å¼·å¤§çš„æŽ§åˆ¶å™¨ï¼Œå‰µå»ºäº†æ›´å¤šé€šç”¨I/O端å£ï¼Œå¯é€²è¡Œé«˜é€Ÿæ¨¡æ•¸è½‰æ›ï¼Œå¹¶ä¸”具備使用LabVIEWå’ŒANSI C程åºå°æ©Ÿå™¨äººé€²è¡Œç·¨ç¨‹çš„能力。
  采用帶有ARM單片機的iRobot Create平臺,åŒå¸å€‘使用嵌入å¼è»Ÿä»¶æŠ€è¡“將機器人自主引導到一座å°å±±é ‚上,并在æ¤éŽç¨‹ä¸é¿é–‹éšœç¤™ç‰©ã€‚åŒå¸å€‘使用的硬件包括iRobot Createã€Luminary Micro ARM Cortex M3ã€ä¸€å€‹åŠ é€Ÿåº¦è¨ˆä»¥åŠä¸€å€‹ç”¨äºŽè¨ºæ–·å’Œé€šä¿¡çš„è—牙芯片。最åˆåŒå¸å€‘使用ANSI Cå°Luminaryé€²è¡Œç·¨ç¨‹ï¼Œä»¥å¯¦ç¾æœ‰é™ç‹€æ…‹æ©Ÿã€ä¸æ–·ä»¥åŠåœ¨ä¸ä½¿ç”¨æ“作系統的情æ³ä¸‹èˆ‡å‚³æ„Ÿå™¨å’ŒåŸ·è¡Œæ©Ÿæ§‹çš„連接。在使用ANSI C開發出一個å¯ä»¥å·¥ä½œçš„æŽ§åˆ¶å™¨ä¹‹åŽï¼ŒåŒå¸å€‘開始使用LabVIEW在桌é¢ä»¿çœŸä¸å°ä»–們的控制器進行綜åˆè™•ç†ï¼Œç„¶åŽï¼Œé‡‡ç”¨å°ˆç”¨äºŽARM單片機的LabVIEWåµŒå…¥å¼æ¨¡å¡Šï¼Œä½¿ç”¨ä¸€å€‹æ•¸æ“šæµã€ç‹€æ…‹åœ–模型與實時æ“作系統一起生æˆçš„æŽ§åˆ¶ç¨‹åºå°æ©Ÿå™¨äººé€²è¡Œç·¨ç¨‹ã€‚
  在上述éŽç¨‹ä¸ï¼ŒåŒå¸å€‘都å¯ä»¥å¸ç¿’到建模ã€éœæ…‹åˆ†æžã€ä»£ç¢¼åŸ·è¡Œè·¯å¾‘ã€ç¨‹åºå¯é”性分æžåŠå¯¦æ™‚系統性能約æŸçš„é‡è¦æ€§ã€‚在iRobot Create平臺上實施實驗室實è¸é …目使得åŒå¸å€‘體會到了諸多挑戰,如通éŽå‚³æ„Ÿå™¨ã€åŸ·è¡Œæ©Ÿæ§‹ä»¥åŠå°ˆç”¨äºŽARM單片機的LabVIEWåµŒå…¥å¼æ¨¡å¡Šæä¾›çš„實時æ“作系統與真實世界進行交æµç‰ã€‚
采用專用于ARM 單片機的LabVIEWåµŒå…¥å¼æ¨¡å¡Šå¸¶ä¾†çš„優勢
  模型和系統實施之間的è¯ç³»æ˜¯åŠ å·žå¤§å¸ä¼¯å…‹åˆ©åˆ†æ ¡èª²ç¨‹çš„主旨之一。與傳統的ANSI C比較,采用LabVIEW圖形化程åºè¨è¨ˆèªžè¨€å¯ä»¥æ›´å®¹æ˜“地å°å¹¶ç™¼å’Œå®šæ™‚進行分æžå’ŒæŽ¨ç†ã€‚通éŽå°‡LabVIEWæè¿°èˆ‡ANSI C實施進行比較,åŒå¸å€‘èƒ½å¤ å°åµŒå…¥å¼è»Ÿä»¶çš„原ç†ç”¢ç”Ÿæ›´æ·±çš„ç†è§£ã€‚通éŽä½¿ç”¨LabVIEW,åŒå¸å€‘å¯ä»¥æ›´å¿«åœ°é–‹ç™¼å¾©é›œçš„功能,從而使整個éŽç¨‹æ›´æœ‰æ»¿è¶³æ„Ÿï¼Œä¹Ÿæ›´æœ‰æ•™è‚²æ„義。
  通éŽå……分利用LabVIEW嵌入å¼åœ–形化系統è¨è¨ˆå·¥å…·ï¼ŒåŒå¸å€‘也å°ä»£ç¢¼ç”Ÿæˆé€™ä¸€åµŒå…¥å¼è¡Œæ¥ä¸æ–·ç™¼å±•çš„æŠ€è¡“æœ‰äº†æ›´æ·±çš„é«”æœƒã€‚æ“æœ‰äº†åœ¨æ¡Œé¢é›»è…¦å’Œå¯¦æ™‚嵌入å¼å¹³è‡ºä¸ŠåŸ·è¡ŒLabVIEW程åºçš„能力,åŒå¸å€‘å°±å¯ä»¥åœ¨ç‚ºåµŒå…¥å¼ç›®æ¨™ç”Ÿæˆä»£ç¢¼ä¹‹å‰ï¼Œå…ˆå°é‚輯執行的æ£ç¢ºæ€§é€²è¡Œé©—è‰ã€‚在LabVIEWå‰é¢æ¿æœ‰ä¸€å€‹å¯¦æ™‚更新的圖形界é¢ï¼Œå¼·åŒ–了調試環境,使åŒå¸å€‘å¯ä»¥è¿…é€Ÿå¾—åˆ°çµæžœã€‚
æœ€çµ‚é …ç›®
  專用于ARM單片機的LabVIEWåµŒå…¥å¼æ¨¡å¡Šæé«˜äº†æ•ˆçŽ‡ï¼ŒåŒå¸å€‘得以在更少的時間里å¸ç¿’å’Œç†è§£æ›´å¤šçš„軟件開發概念。作為課程的最åŽä¸€å€‹éƒ¨åˆ†ï¼ŒåŒå¸å€‘需è¦åœ¨10周時間內開發一個自é¸é …ç›®ã€‚é¸æ“‡LabVIEWå’ŒARM硬件的åŒå¸å€‘開發出來了智能懸åœç›´å‡æ©Ÿã€å¯†é›†è·Ÿéš¨çš„車輛隊列以åŠé€£æŽ¥åˆ°è¨±å¤šå‚³æ„Ÿå™¨ä»¥å¯¦ç¾è·¯å¾‘尋找和地圖繪制的智能車輛機器人。由于使用LabVIEW,åŒå¸å€‘得以在å„ç¨®åµŒå…¥å¼æ‡‰ç”¨ä¸ä»¥éžå¸¸å¿«é€Ÿçš„速度完æˆè»Ÿä»¶çš„è¨è¨ˆã€æ¨¡æ“¬åŠéƒ¨ç½²ã€‚