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摘 要

DSP芯片（digital signal processor）指能够实现数字信号处理技术的芯片。本设计采用TI（德州仪器）公司的TMS320F28335芯片，其特色是具有强大的浮点运算功能，能够对采集到的复杂数据快速进行处理，从而减少系统的延时。设计中，基于DSP的信息采集系统是巡检机器人的一个子系统，其主要功能是对机器人运行时的一些参数进行检测，这些参数包括四周障碍物的距离，机器人本体内部的温度、湿度，电池信息以及机器人姿态等信息。各传感器或周边器件通过一定的通信协议将采集到的信息发送给与DSP采集板，采集板进行简单的处理后再发送给工控机做进一步的处理。

关键词：DSP 传感器 通信协议

The acquisition of signal of multi sensors and control based on DSP

ABSTRACT

The digital signal processor is a kind of chip which can process digital signal efficiently. And my design is based on the chip named TMS320F28335 manufactured by TI which is good at processing floating point data. It is a subsystem of the robot and the task of the system is detecting different parameters of the robot so that it can work normally. These parameters include the distance of obstacles，battery information，the temperature and the humidity inside of the robot and the pose of the robot. To realize the system，different communication protocols are applied to make the DSP board receive the correct data from the surrounding sensors. Then the DSP board packs the data and sends them to industrial personal computer(IPC).

Keywords: DSP, sensors ,communication protocol

目录

摘 要 Ⅰ

ABSTRACT Ⅱ

第1章 绪论 1

第2章 数字信号处理器的应用与发展 2

2.1 DSP芯片的介绍 2

2.2 DSP当前的应用 2

2.3 DSP未来的发展趋势 2

2.4 DSP在本公司机器人上的应用 3

2.5 毕业设计预期目标 3

第3章 机器人的整体设计 4

3.1 机器人应用场景 4

3.2 机器人的整体框架 5

3.3 机器人周边配套设施 5

第4章 采集板的硬件设计 6

4.1 器件的选型 6

4.1.1 核心板器件选型 6

4.1.2 基板器件选型 6

4.2 原理图的设计与改进 7

第5章 各传感器及周边器件 11

5.1 红外光电开关 11

5.2 超声测距模块 11

5.3 温湿度传感器 12

5.4 蓄电池模块 12

第6章 系统中的通信协议 13

6.1 RS232协议 13

6.1.1 RS232协议介绍 13

6.1.2 RS232协议的应用 13

6.2 RS485协议 16

6.2.1 RS485协议介绍 16

6.2.2 RS485协议的应用 17

6.3 CAN协议 19

6.3.1 CAN协议介绍 19

6.3.2 CAN协议的应用 19

第7章 采集板功能的软件实现 20

7.1 开发环境和工具介绍 20

7.1.1 Code Composer Studio 20

7.1.2 Kvaser CanKing 20

7.1.3 Serial Port Utility 21

7.1.4 Microsoft Visual Studio 2012 22

7.2 采集板软件设计 23

7.2.1 流程图 23

7.2.2 设备 23

7.2.3 设备任务 24

7.3 各模块的软件实现 24

7.3.1蓄电池的信息采集 24

7.3.2 超声板信息的采集（RS485协议） 25

7.3.3超声板的信息采集（CAN协议） 26

7.3.4 温湿度传感器的信息采集 26

第8章 总结 28

8.1 目标完成情况 28

8.2 未来的优化方向 28

参考文献 29

致谢 30

第1章 绪论

本论文主要研究如何利用基于DSP芯片的采集板对机器人内部和周边数据进行采集。研究中用到的DSP采集板为整个巡检机器人系统中的一个辅助系统，采集板周边搭载了各种不同的传感器模块，对机器人的正常运行有着重要的影响。除了搭载传感器外，采集板还负责对机器人本身的一些简单的逻辑控制，分担工控机的任务，相当于一个协处理模块，使整个系统更加高效。

选择此项目作为本科生毕业设计，是因为目前国内的机器人行业正处于一个快速发展的阶段，市场前景广阔，自己本科所学内容也可以为机器人系统所用。将大学所学的知识在毕设里应用到实际的开发中，不仅仅可以使自己从理论上认识自己的专业，更是能从实际中对自己专业有更深的认识，达到学以致用的目的。

由于本研究主要针对新技术和应用开发，目前可以开放查阅的资料有限，除了在学习芯片资料和一些通信协议时查阅了一些已经出版的书籍和发表的论文，其余资料大多数从各个论坛上搜集得到。

研究中所用到的方法主要是根据机器人现场可能会遇到的情况，将传感器固定在一定的位置上来采集数据，再通过集成开发环境编写相应代码烧录到DSP芯片中，然后通过其他调试工具检测所需的信息，再与实际情况进行对比，看数据误差是否在误差范围内，如果在误差范围内，则认为程序和硬件没有问题，如果超出误差范围，则进行排查。

此毕业设计为校外毕业设计，属于应用型研究，故涉及到的理论推导内容会少于对实际情况中发生的问题进行分析和纠正的内容。在实际应用中，会发生实验室或仿真试验中难以遇到的实际应用情况，而我们公司机器人在现场调试中遇到了各种问题，我们工程师会对具体问题进行分析，以及后期给出的解决方案会在本毕业论文中有所体现。

在撰写本论文时，大致按照整体到细分、硬件到软件的结构进行编写。

第2章 数字信号处理器的应用与发展

2.1 DSP芯片的介绍

DSP芯片全称Digital Signal Processor,即数字信号处理器。此类芯片有以下几个特点：（1）采用哈弗结构，将数据和程序分开的；（2）具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作；（3）提供特殊的DSP指令，具有强大的数字信号处理能力，可以实现各种复杂数字信号的实时处理^[1]。

2.2 DSP当前的应用

经过几十年的发展，DSP芯片的应用得到了很大的扩展。从最初的军事、航空航天等应用领域逐渐扩展到了信号处理和民用消费等领域

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