一种智能机器人系统设计和实现

　　3.1 控制系统总体软件结构

　　软件系统主要由应用软件、内核、系统服务、驱动程序等组成。其构成示意图如图2.

　　图2中硬件平台是指核心控制模块及其外围扩展模块，如视频采集模块、语音采集模块等；驱动程序是指系统对LCD、直流电机、摄像头模块、语音采集模块等程序；内核是指嵌入式操作系统，本系统采用的是μC/OS-Ⅱ操作系统；系统服务是指图形界面μC/GUI和文件系统等；应用程序是指为完成控制系统所规划的任务等程序。

　　3.2 基于μC/GUI的界面设计

　　μC/GUI是嵌入式应用中通用的图形软件，是为带LCD的图形应用系统提供高效的图形用户接口而设计的，它不依赖于处理器和LCD控制器。μC/GUI在多任务环境下工作与在单任务环境下工作性能同样卓越，任何尺寸大小的显示设备，不管是物理的或是虚拟的，只要具备LCD控制器和处理器，都可以运用μC/GUI.μC/GUI产品包中包含有所有的源代码。实际上，在所有的嵌入式图形用户接口中，μC/GUI提供的源代码是最整洁最统一的。μC/GUI提供的所有服务都以该模块相关的前缀开始（如：GUI,WM），这将易于理解应用程序中与μC/GUI相关的函数。同时，μC/GUI所有的服务都有很明晰的分类：GUI表示二维图形，GUI_AA表示反锯齿等。

　　中间件μC/GUI界面应用程序向用户提供了丰富的API接口函数，为窗口设计提供了方便。在设计中，为了绘制一幅背景图片，首先使用位图转换工具把bmp格式的位图转换成μC/GUI支持的C文件，供μC/GUI函数调用。然后根据μC/GUI提供的API函数设计系统界面。用到的API函数主要有位图显示函数、窗口创建函数、窗口客户区句柄获取函数、按钮创建函数、文本框创建函数和滑动进度条创建函数等。设计的界面最终在8英寸LCD液晶屏上显示。本系统设计的窗口主要由两个子窗口组成：上方窗口主要用于视频显示，可以通过触摸屏点击开始或结束，视频数据将自动存入规划好的内存图像存储区，以便进一步处理利用，并可选择机器人所处环境的特定算法程序，且运行相应的程序；下方的窗口工具条主要完成机器人现场音频数据的收集、播放及停止采集，录制的音频信息将自动存入规划好的内存音频数据存储区Sound_Buffer中，而播放的音频数据放在内存Play_Buffer中，它们采用的都是内存映射技术。

　　3.3 用户任务设计

　　基于μC/OS-Ⅱ的任务管理机制，根据系统的功能要求，划分为6个系统任务，并设置每个任务的优先级，如表1所示。

　　(1)Motor_Drive_Task——定时中断节拍进行计时，在任务循环块中，接收图像处理控制算法中形成的电机驱动参数，即Image_Analyze_Task任务中产生的电机驱动参数，更新PWM输出，完成机器人所需运动轨迹姿态的调整，随后挂起自身。

　　(2)Image_Analyze_Task——获取在内存循环队列中的图像数据，在任务循环块中检测图像信号量。如果没有在一定时期内进行任务调度，则挂起自身；若有则对获取内存循坏队列中的图像数据进行分析处理，得出电机驱动参数并发送该信息至消息队列中，然后释放图像信号量，再挂起自身。

　　(3)Sound_Record_Task——用于采集、存储机器人周围环境声音信息数据到声音队列中。

　　(4)Sound_Play_Task——定时从内存声音播放存储处，即Play_Buffer中提取数据放到队列中进行播放。

　　(5)Image_Collect_Task——建立窗口界面，在任务循坏块中检测图像信号量。如果没有在一定时期内进行任务调度，则挂起自身；如果检测到图像信号量，则采集一幅图像到图像存储循坏队列中，采集完成，再释放图像信号量，挂起自身。

　　(6)GUI_Update_Task——按照μC/GUI手册规定，当其使用窗口回调机制，建议把它设为最低优先级别的任务，用来更新回调信息，并且该任务必须实现，且要定期调用。