单片机轮履复合式移动机器人控制系统设计(3)

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而作为机器人的大脑，控制系统必不可少。随着机器人的发展，它的控制核心也在随着不断进步，现如今，已发现发明的控制核心主要有几类：单片机、ARM处理器、MIPS、 PowerPC处理器。

单片微机是单片微型计算机SCMC（single chip micro computer）的译名简称，在国内也常简称为“单片微机”或者“单片机”。它包括中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、中断系统、定时器/计数器、串行口和I/O口等等。现在，单片机已经不仅仅是指单片计算机，还包括微计算机、微处理器、微控制器和嵌入式控制器，单片机已经是它们的简称。单片机主要应用于工业控制领域，用来实现对信号的检测、数据的采集以及对应用对象的控制。由于单片机扩展了各种控制功能，如A/D、PWM、计数器的捕获/比较逻辑、高速I/O口、WDT等，都已经突破了微型计算机的传统内容，所以，更准确的反映其本质的叫法应该是微控制器。又因为它完全作嵌入式应用，所以又叫做嵌入式微控制器。除了工业控制领域，单片机在家用电子、电子玩具、通信、图形处理、机器人、计算机等各个领域迅速发展，其中，机器人使用较为多，所以技术发展更快。如今虽然单片机的种类比较多，而且各有特点，但一直主要以80C51单片机为主要核心,兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司[1]的产品，而最近几年单片机的产量日渐变多，主要是中国台湾的HOLTEK公司[2]，主要是因为价格较低同时质量较好的优势,销售业绩一直稳定上升，而DSPIC系列电机控制专用控制芯片主要是由microchip公司生产，此单片机不但具备了DSP的结构优点，同时又融合了单片机MCU的控制功能[3]，所以，此单片机在市场上也很有名。

Acorn计算机有限公司面向市场的第一款微处理器就是ARM处理器[4]。MIPS的系统结构及设计理念比较先进，其指令系统经过通用处理器指令体系MIPS I、MIPS II、MIPS III、MIPS IV到MIPS V，嵌入式指令体系MIPS16、MIPS32到MIPS64的发展已经十分成熟。在设计理念上MIPS强调软硬件协同提高性能，同时简化硬件设计。ARM处理器本身是32位设计，但也配备16位指令集。一般来讲比等价32位代码节省达35%，却能保留32位系统的所有优势。 ARM处理器的三大特点是：耗电少功能强、16位/32位双指令集和合作伙伴众多。源'自-751;文,论`文'网]www.751com.cn

而如今在世界上较为流行的RISC处理器就是MIPS处理器。MIPS的意思“无内部互锁流水级的微处理器”(Microprocessor without interlocked piped stages)，它是由MIPS技术公司研发生产的[5]。MIPS技术公司是一家设计制造高性能、高档次及嵌入式32位和64位处理器的厂商，在RISC处理器方面占有重要地位。1984年，MIPS计算机公司成立。1992年，SGI收购了MIPS计算机公司。1998年，MIPS脱离SGI，成为MIPS技术公司。MIPS公司设计RISC处理器始于二十世纪八十年代初，1986年推出R2000处理器，1988年推R3000处理器，1991年推出第一款64位商用微处器R4000。之后又陆续推出R8000（于1994年）、R10000（于1996年）和R12000（于1997年）等型号。此单片机最早是由斯坦福(Stanford)大学Hennessy教授领导的研究小组在80年代初期研制出来的[6]。而RISC工业产品的微处理器[7]就是MIPS公司在R系列基础上开发的。

现如今使用范围较广的就是PowerPC处理器，已经在市场上流通较广。包括从诸如 Power4 那样的高端服务器CPU 到嵌入式CPU市场。PowerPC 处理器有非常强的嵌入式表现，因为它具有优异的性能、较低的能量损耗以及较低的散热量。除了象串行和以太网控制器那样的集成 I/O，该嵌入式处理器与台式机CPU存在非常显著的区别。PowerPC 处理器有32个（32位或64位)GPR（通用寄存器）以及诸如PC（程序计数器，也称为IAR/指令地址寄存器或 NIP/下一指令指针）、LR（链接寄存器）、CR（条件寄存器）等各种其它寄存器。有些PowerPC，CPU还有32个64位FPR(浮点寄存器）[8]。