MK60單片機在智能車系統(tǒng)中的運用

陳楚童

摘要：本文以第十三屆全國大學生智能車競賽暨“恩智浦杯”為背景，介紹了以 32 位單片機MK60 作為核心控制器的智能車控制系統(tǒng)。整個系統(tǒng)涉及車模的機械結(jié)構(gòu)調(diào)整、硬件電路設(shè)計及信號處理、控制算法和策略優(yōu)化等多個方面。我將通過對智能車的介紹，帶大家開啟對MK60 單片機的了解。

關(guān)鍵詞：MK60 單片機;智能車;控制系統(tǒng)

1 MK60 單片機結(jié)構(gòu)組成及功能介紹

MK60 單片機控制器具有 IEEE 1558 以太網(wǎng)，全速和高速 USB 2.0 On-The-Go 帶設(shè)備充電探測、硬件加密以及防篡改能力，具有豐富的模擬、通信、定時和控制外設(shè)，從 100LQFP 封裝 256KB 閃存開始，可擴展到 256MAPBGA 1MB 內(nèi)存。大內(nèi)存的 MK60 還提供可選的單精度浮點單元、NAND 閃存控制器和 DRAM 控制器。

MK60 單片機外部有 144 個引腳和一個數(shù)據(jù)接收端口，其中 144 個引腳中電源類引腳、復(fù)位引腳、JTAG 寫入引腳、RTC 模塊引腳和晶振引腳五大類。復(fù)位引腳 RESET 是一個專用引腳，內(nèi)部含有上拉電阻，空閑狀態(tài)為高電平，低電平迫使芯片復(fù)位。在寫入器電路中，該引腳被連接到標準 10 芯 JTAG 接口，以便寫入器可以使 MCU 復(fù)位。

MK60 單片機內(nèi)部有電源電路（含有穩(wěn)壓模塊，將電壓變成3.3V 額定電壓供單片機使用）、時鐘電路（對上電、關(guān)閉進行監(jiān)控測量）、復(fù)位電路（使芯片復(fù)位）和 JTAG 接口電路（通過JTAG 接口實現(xiàn)程序的下載和調(diào)試功能）。四部分各有其功能，并相互配合完成功能任務(wù)，實現(xiàn)單片機獨立自主的運作。

MK60 單片機主要功能有程序的下載調(diào)試，并且運行程序，通過 I/O 口發(fā)出控制信號，驅(qū)動控制電路，實現(xiàn)對電機等設(shè)備的控制。同時，mk60 還可以充當微型計算機，參與智能系統(tǒng)的設(shè)計，從而進一步實現(xiàn)獨立的功能，如：機器人控制系統(tǒng)、智能車控制系統(tǒng)等。在日常生活及工業(yè)化生產(chǎn)中起到了很大作用。

2 MK60 單片機在智能車控制系統(tǒng)中的運用

首先，本系統(tǒng)所采用的以 MK60DN512VLQ10 為核心的單片機是基于 ARM? CortexTM-M4 具有超強可擴展性的低功耗、混合信號微控制器。第一階段產(chǎn)品由五個微控制器系列組成，包含超過兩百種器件，在引腳、外設(shè)和軟件上可兼容。每個系列提供了不同的性能，存儲器和外設(shè)特性。通過通用外設(shè)、存儲器映射和封裝的一致性來實現(xiàn)系列內(nèi)和各系列間的便捷移植。

Kinetis 微控制器基于 NXP 創(chuàng)新的 90 納米薄膜存儲器（TFS）閃存技術(shù)，具有獨特的 Flex 存儲器（可配置的內(nèi)嵌 EEPROM）。Kinetis 微控制器系列融合了最新的低功耗革新技術(shù)，具有高性能、高精度的混合信號能力，寬廣的互連性，人機接口和安全外設(shè)。NXP 公司以及其他大量的 ARM 第三方應(yīng)用商提供對 Kinetis 微控制器的應(yīng)用支持。其基本特性為：

為滿足需求，主板上設(shè)計有藍牙接口、ADC 接口、舵機接口、干簧管接口、OLED 接口、編碼器接口、驅(qū)動電路接口、按鍵、EEPROM 模塊、電源模塊等部分，方便與其他電路部分相連接，使主控核心控制板更加簡潔易用。

主控核心板電路原理圖如圖所示。

主板基于 MK60 單片機，開發(fā)出各項功能并允以投入使用。利用單片機 I/O 口，接收和發(fā)出信號，控制電機轉(zhuǎn)動速度。并且通過編碼器返回值進行二次調(diào)節(jié)，以達到能夠平穩(wěn)運行，有控制的快、慢變化。同時接收傳感器測得的數(shù)據(jù)，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換，傳輸?shù)?CPU 進行運算，然后根據(jù)程序執(zhí)行。從而構(gòu)成一整個控制系統(tǒng)。

3 MK60 單片機發(fā)展前景

單片機最為最常見的微型計算機，憑借其良好的穩(wěn)定性、低廉的價格優(yōu)勢和簡單易于上手的優(yōu)點而被廣泛使用于生活、學習和生產(chǎn)之中。由于簡單易于上手，成為許多院校自動控制專業(yè)和電子信息專業(yè)的基礎(chǔ)專業(yè)課程。其強大的功能，支撐起學生們的教學要求?？梢灾谱鞒Ｒ姷臋z測系統(tǒng)，自動控制系統(tǒng)，電機驅(qū)動系統(tǒng)等。還可以通過連接不同的外設(shè)實現(xiàn)更加豐富的功能，比如制作平衡機器人，工程機械臂，智能汽車等等。而在日常生活中，其運用就更為普遍。舉一個最常見的例子，街邊的紅路燈，就是由單片機控制。在工業(yè)生產(chǎn)中，單片機運動就有所受限。主要原因是因為單片機的輸出能力遠不及 PLC 等自動控制器件。所以不能得到廣泛使用。

在未來的發(fā)展中，單片機可以通過改變其基礎(chǔ)機構(gòu)，加大其負載能力，便可以有更加出色的表現(xiàn)。也有機會能夠繼續(xù)出現(xiàn)在更多、更加重要的場合，參與更多電氣控制的工作項目。也可以在自動控制的舞臺上繼續(xù)發(fā)光。

4 總結(jié)

本文結(jié)合了 MK60 單片機在“恩智浦”智能車大賽中的實際運用展開討論。分析了 MK60 的主要優(yōu)勢和它在其中所扮演角色的重要性，由此可見 MK60 是一款功能十分強大的微型計算機芯片，他的功能和控制效果讓它能夠勝任眾多工作的需求。

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（作者單位：江蘇師范大學科文學院）