基于STM32F107的搬運機器人電機控制系統(tǒng)設(shè)計
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2．2 μC／OS-II系統(tǒng)下任務(wù)的分配
成功地將μC／OS-Ⅱ系統(tǒng)移植到STM32F107后，基于μC／OS-II的程序設(shè)計是將一個大的應(yīng)用程序分成相對獨立的多個任務(wù)來完成。定義好每個任務(wù)的優(yōu)先級，μC／OS-II內(nèi)核對這些任務(wù)進行調(diào)度和管理。
軟件設(shè)計思路是根據(jù)機器人實際運行的需要由上位機通過串口對電機轉(zhuǎn)速和舵機轉(zhuǎn)動位置進行給定。電機的轉(zhuǎn)速是由設(shè)定的速度值和由增量式編碼器的采集值相比較，經(jīng)過速度PID算法實現(xiàn)閉環(huán)控制。舵機的位置主要是由絕對值式編碼器反饋現(xiàn)在位置，根據(jù)動作時間要求調(diào)節(jié)舵機轉(zhuǎn)動的速度。本搬運機器人電機控制系統(tǒng)軟件要實現(xiàn)的功能如下：
◆上位機給定電機轉(zhuǎn)速、舵機轉(zhuǎn)動角度和動作時間；
◆要求電機轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)并且具有良好的靜、動態(tài)性能，轉(zhuǎn)速沒計采用PI算法調(diào)節(jié)；
◆要求舵機快速到達指定角度，有位置反饋作為舵機給定轉(zhuǎn)速的調(diào)整；
◆具有一定的故障保護功能。當(dāng)電機出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)、電流過大以及舵機觸動限位開關(guān)時，要求停止驅(qū)動模塊工作。
針對以上要實現(xiàn)的功能，可以將應(yīng)用程序設(shè)計分為以下幾個任務(wù)：
①啟動任務(wù)。對系統(tǒng)進行初始化，創(chuàng)建初始電機狀態(tài)，然后自我刪除，啟動任務(wù)進入睡眠狀態(tài)。
②電機和舵機保護任務(wù)。用于在過流或限位開關(guān)動作時響應(yīng)外部中斷，進入中斷狀態(tài)通過發(fā)任務(wù)信號量，任務(wù)程序檢測信號量有效并響應(yīng)該任務(wù)，停止輸出。任務(wù)優(yōu)先級設(shè)為0級。
③上位機給定任務(wù)。用于上位機控制電機和舵機，任務(wù)優(yōu)先級設(shè)為1級。上位機數(shù)據(jù)輸入寄存器時將產(chǎn)生一個中斷，該中斷將收到的字節(jié)送入緩沖區(qū)并釋放上位機給定任務(wù)的信號量；任務(wù)中檢測到信號量有效便開始執(zhí)行，將對應(yīng)的字節(jié)信息解析成對應(yīng)的電機轉(zhuǎn)速和舵機轉(zhuǎn)角位置信息給相應(yīng)變量賦值。
④電機轉(zhuǎn)速控制任務(wù)。用于電機的閉環(huán)調(diào)速，任務(wù)優(yōu)先級設(shè)為2級。
⑤舵機控制任務(wù)。用于控制舵機在規(guī)定時間內(nèi)到達指定位置，任務(wù)優(yōu)先級設(shè)為3級。
2．3 啟動任務(wù)
主程序中，在調(diào)用μC／OS-II的其他任務(wù)之前，首先調(diào)用系統(tǒng)初始化函數(shù)OSInit()，初始化μC／OS-II所有的變量和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；同時，建立空閑任務(wù)OS_TaskIdle()，這個任務(wù)總是處于就緒態(tài)；調(diào)用OSTaskCreate()函數(shù)建立啟動任務(wù)；調(diào)用OSStart()，將控制權(quán)交給μC／OS-II內(nèi)核，開始運行多任務(wù)。
啟動任務(wù)是在主程序中創(chuàng)建的，它主要有3個功能：
①用于系統(tǒng)初始化(PWM輸出模塊、串口、ADC模塊、輸入電平中斷功能、定時器)。
②建立系統(tǒng)所要用到的信號量。
③建立系統(tǒng)的其他任務(wù)。
最后調(diào)用OSTaskDel(OS_PRIO_SELF)進行自我刪除，啟動任務(wù)進入睡眠狀態(tài)。主程序任務(wù)流程如圖4所示。本文引用地址：http://www.2s4d.com/article/160667.htm
2．4 電機轉(zhuǎn)速控制任務(wù)
增量式編碼器每次產(chǎn)生外部中斷，在中斷狀態(tài)中發(fā)出任務(wù)信號量，任務(wù)程序檢測信號量有效并響應(yīng)該任務(wù)，任務(wù)中通過測得電機當(dāng)前轉(zhuǎn)速和給定速度對比實現(xiàn)閉環(huán)控制。電機轉(zhuǎn)速控制任務(wù)流程如圖5所示。
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