機(jī)器人行業(yè)近年來迅猛發(fā)展,但機(jī)器人產(chǎn)品開發(fā)周期較長,與市場對機(jī)器人的需求產(chǎn)生了矛盾。機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS（Robot Operating System）以其實(shí)現(xiàn)代碼的模塊化,提高代碼復(fù)用率,大大縮短了機(jī)器人開發(fā)周期的特點(diǎn),在機(jī)器人行業(yè)逐漸占據(jù)重要地位。ROS是基于Linux內(nèi)核的,所以對硬件性能有較高要求,低端的低成本硬件平臺性能不足以運(yùn)行Linux也就不支持ROS,因此難以整合到ROS的分布式通信系統(tǒng)之中。本文就是以此為出發(fā)點(diǎn),設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于STM32的低成本低功耗的兼容ROS通信標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式實(shí)時(shí)機(jī)器人通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過兼容ROS的發(fā)布/訂閱功能,無縫地整合到ROS的分布式通信系統(tǒng)之中。而且該系統(tǒng)為應(yīng)用的開發(fā)者預(yù)留了形式上類似于ROS的開發(fā)接口,便于ROS應(yīng)用開發(fā)者快速上手。為了對ROS通信標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)兼容,本文工作是建立在對ROS工作機(jī)制和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)充分分析的基礎(chǔ)上,對該系統(tǒng)自底向上逐層次設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的。硬件平臺選用了低成本低功耗的STM32微控制器;操作系統(tǒng)選擇低端嵌入式平臺廣泛使用的Free RTOS,在考慮到硬件性能的同時(shí)保證了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性;通信協(xié)議棧選用LWIP,功能強(qiáng)大且... 

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 與本課題有關(guān)的國內(nèi)外研究狀況
        1.2.1 國外兼容ROS的機(jī)器人通信系統(tǒng)現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)兼容ROS的機(jī)器人通信系統(tǒng)現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容和論文結(jié)構(gòu)
第2章 兼容ROS通信系統(tǒng)需求分析與總體設(shè)計(jì)
    2.1 兼容ROS通信系統(tǒng)需求分析
        2.1.1 兼容ROS通信系統(tǒng)功能性需求
        2.1.2 兼容ROS通信系統(tǒng)非功能性需求
    2.2 兼容ROS通信系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
        2.2.1 兼容ROS通信系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.2.2 兼容ROS通信系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)
    2.3 本章小結(jié)
第3章 兼容ROS通信系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)
    3.1 硬件平臺模塊的選型
    3.2 硬件驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)
    3.3 操作系統(tǒng)模塊的選型
    3.4 通信協(xié)議棧模塊的選型
    3.5 兼容ROS的消息中間件的設(shè)計(jì)
    3.6 ROS節(jié)點(diǎn)模塊的設(shè)計(jì)
    3.7 本章小結(jié)
第4章 兼容ROS通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
    4.1 硬件驅(qū)動(dòng)模塊的實(shí)現(xiàn)
        4.1.1 STM32標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫分析
        4.1.2 以太網(wǎng)外設(shè)驅(qū)動(dòng)的開發(fā)
        4.1.3 串口外設(shè)驅(qū)動(dòng)的開發(fā)
    4.2 操作系統(tǒng)模塊的實(shí)現(xiàn)
    4.3 通信協(xié)議棧模塊的實(shí)現(xiàn)
        4.3.1 LWIP移植概述
        4.3.2 操作系統(tǒng)模擬層接口的實(shí)現(xiàn)
        4.3.3 硬件驅(qū)動(dòng)層接口實(shí)現(xiàn)
    4.4 兼容ROS的消息中間件的實(shí)現(xiàn)
        4.4.1 ROS節(jié)點(diǎn)間通信功能的實(shí)現(xiàn)
        4.4.2 ROS應(yīng)用開發(fā)功能的實(shí)現(xiàn)
        4.4.3 輔助功能的實(shí)現(xiàn)
    4.5 ROS節(jié)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)
    4.6 本章小結(jié)
第5章 兼容ROS通信系統(tǒng)的測試
    5.1 測試環(huán)境
    5.2 功能測試
        5.2.1 ROS發(fā)布功能
        5.2.2 ROS訂閱功能
    5.3 性能測試
        5.3.1 穩(wěn)定性
        5.3.2 實(shí)時(shí)性
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡歷



本文編號：3681469