Robot auxiliar de guiado basado en TMS320F28335 de Texas Instruments

Equation Chapter 1 Section 1 Trabajo Fin de Grado Ingeniería de Tecnologías Industriales Robot Auxiliar de Guiado basado en TMS320F28335 de Texas Instruments. Autor: Manuel Serrano Rodríguez Tutor: Federico Barrero García Dpto. Ingeniería Electrónica Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2020 iii Trabajo Fin de Grado Ingeniería de Tecnologías Industriales Robot Auxiliar de Guiado basado en TMS320F28335 de Texas Instruments. Autor: Manuel Serrano Rodríguez Tutor: Federico Barrero García Profesor titular Dpto. de Ingeniería Electrónica Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2020 v Trabajo Fin de Grado: Robot Auxiliar de Guiado basado en TMS320F28335 de Texas Instruments. Autor: Manuel Serrano Rodríguez Tutor: Federico Barrero García El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2020 El Secretario del Tribunal vii Agradecimientos Mis agradecimientos van dirigidos hacia todas aquellas personas que me han apoyado y animado a lo largo de la carrera. Quisiera mencionar en especial a mi familia, que desde el principio confió en mí cuando decidí empezar esta etapa y me ha animado en los momentos más difíciles de ella. Como no mencionar también a mis compañeros y amigos del grado, que entienden mejor que nadie lo que supone la entrega de este trabajo. Hemos vivido y compartido unos años de carrera inolvidables, llenos de risas, buenos momentos y algún que otro bache en el camino. Por último, agradecer a los docentes de la escuela todo lo que me han enseñado a lo largo de estos años. Muchos me han inspirado para llegar a ser un buen ingeniero y me han inculcado que el trabajo duro y esfuerzo siempre tienen su recompensa. Manuel Serrano Rodríguez Sevilla, 2020 ix Resumen Desde hace años se considera al robot seguidor de líneas como uno de los más sencillos creados por el hombre. Se dice que es el “Hola Mundo” de la robótica. Sin embargo, es debido a esta sencillez que también es uno de los robots más utilizados en industria, investigación e incluso entretenimiento. En este proyecto, nuestro objetivo es desarrollar un sistema de guiado de personas en entornos hospitalarios mediante un robot seguidor de líneas. Además, contará con distintas funcionalidades adicionales que iremos detallando a lo largo de la memoria. Para ello, usaremos un procesador de señales digitales (de ahora en adelante, DSP) de Texas Instruments, concretamente el modelo TMS320F28335. Mediante la adición de diversos sensores y su posterior programación, dotaremos a nuestro robot de un funcionamiento adecuado al objetivo de este proyecto. Por último, analizaremos los resultados obtenidos y estudiaremos posibles ampliaciones destinadas a mejorar el funcionamiento y rendimiento del robot. xvii ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1-1. Ejemplo de AGV en la factoría Renault España, en Sevilla. 1 Figura 1-2. Mapa de la planta baja del hospital Virgen Macarena, en Sevilla. 2 Figura 2-1. Circuito del puente H (representado en rojo). 5 Figura 2-2. Tipos de ruedas para robots móviles. 6 Figura 2-3. Estructura de nuestro robot seguidor de líneas. 7 Figura 2-4. Funcionamiento de un sensor de infrarrojos. 8 Figura 2-5. Principio de funcionamiento del robot seguidor de líneas. 9 Figura 2-6. Circuito para robot seguidor de líneas con estaciones de color. 9 Figura 2-7. Funcionamiento de un sensor de ultrasonidos. 10 Figura 2-8. Estación de acoplamiento (izquierda) y TSM320F28335 aislado (derecha). 11 Figura 2-9. Smart Car Robot Kit de The Perseids. 11 Figura 2-10. Motores DC con caja reductora. 12 Figura 2-11. Pololu DRV8835 Dual Motor Driver. 12 Figura 2-12. Conexionado de Pololu DRV8835 Dual Motor Driver. 12 Figura 2-13. Módulo Bluetooth HC-06. 14 Figura 2-14. Módulo TCRT5000 (izquierda) y sensor aislado (derecha). 16 Figura 2-15. Sensor TCS34725 de Adafruit y funcionamiento. 17 Figura 2-16. Sensor de ultrasonidos HC-SR04. 18 Figura 2-17. Sensor HC-06 con 4 pines macho (izquierda) y cabezal de 4 pines hembra (derecha). 20 Figura 2-18. Pines del TMDSDOCK28335 que irán conectados al PCB. 21 Figura 2-19. Modelo para los pads del HC-06. 21 Figura 2-20. Esquemático del componente HC-06. 22 Figura 2-21. Esquemático del PCB. 23 Figura 2-22. Layout del PCB. En rojo la capa superior y en azula capa inferior. 24 Figura 2-23. Vista previa de nuestro PCB en jlcpcb.com. 24 Figura 2-24. PCB finalizado. A la izquierda cara superior y a la derecha cara inferior. 25 Figura 2-25. Diseño final del robot. 26 Figura 2-26. Diseño final del robot. Vista frontal. 27 Figura 2-27. Diseño final del robot. Vista lateral derecha. 27 Figura 2-28. Diseño final del robot. Vista lateral izquierda. 28 Figura 2-29. Diseño final del robot. Integración del PCB. 28 Figura 2-30. Esbozo del circuito. 29 Figura 2-31. Circuito terminado. 30 Figura 3-1. Diagrama de bloques de la familia de microcontroladores F28335 de Texas Instruments. 32 Figura 3-2. Ejemplo de funcionamiento de señales PWM. 33 Figura 3-3. Generación de señales PWM a partir de señal triangular. 36 Figura 3-4. Protocolo de escritura para comunicación I2C. 39 Figura 3-5. Estructura del registro Command Code. 39 Figura 3-6. Protocolo combinado para lectura de I2C. 41 Figura 3-7. TCS34725 con LED neutro encendido. 43 Figura 3-8. Valores RGB propocionados por el sensor. 44 Figura 3-9. Tonalidad registrada por el sensor (izquierda) y tonalidad real (derecha). 44 Figura 3-10. Funcionamiento del sensor HC-SR04. 45 Figura 3-11. Distancia de 10cm entre sensor y obstáculo (vista cenital). 46 Figura 3-12. Valor proporcionador por el sensor HC-SR04. 47 Figura 3-13. Distancia de 10cm entre sensor y obstáculo (vista lateral). 47 Figura 4-1. Interfaz de la aplicación BT Voice Control for Arduino. 51 Figura 4-2. Ejemplo de panel configurable de la aplicación Bluetooth Electronics. 51 Figura 4-3. Interfaz para control del robot. 52 Figura 4-4. Esquema de funcionamiento de la interrupción rectificar. 59 Figura 5-1. Circuito con estación de Alergología roja. 61 Figura 5-2. El robot obstaculizado. 62 Figura 5-3. Servomotor. 64 Figura 5-4. Configuración de robot seguidor de líneas con 5 sensores IR. 64 Figura 5-5. Sensor táctil capacitivo TTP223B. 65 xix Notación A* Conjugado c.t.p. En casi todos los puntos c.q.d. Como queríamos demostrar ∎ Como queríamos demostrar e.o.c. En cualquier otro caso e número e IRe Parte real IIm Parte imaginaria sen Función seno tg Función tangente arctg Función arco tangente sen Función seno sinxy Función seno de x elevado a y cosxy Función coseno de x elevado a y Sa Función sampling sgn Función signo rect Función rectángulo Sinc Función sinc ∂y ∂x x◦ Derivada parcial de y respecto Notación de grado, x grados. Pr(A) Probabilidad del suceso A SNR Signal-to-noise ratio MSE Minimum square error : Tal que < Menor o igual > Mayor o igual \ Backslash ⇔ Si y sólo si 1 INTRODUCCIÓN oy en día, la robótica está presente en muchos ámbitos de nuestra vida. Es la capacidad de crear, con un poco de inventiva, innumerables diseños que desempeñan diversas funciones. El propósito de estos robots suele ser facilitar trabajos realizados por el ser humano o directamente reemplazarlos en aquellas tareas demasiado tediosas o peligrosas. Entre estos diseños, nos centraremos en el AGV (Automated Guided Vehicle) o vehículo autoguiado. 1.1 El Vehículo de Guiado Automático Un AGV es un robot móvil autónomo que, por lo general, recorre un camino previamente definido. Suelen utilizarse en entornos industriales, como fábricas o almacenes, para transportar materiales pesados. Minimizando la interacción humana con los bienes transportados, los AGV pueden reducir considerablemente el daño de materiales y el número de accidentes laborales. El uso de vehículos autoguiados se popularizó en la segunda mitad del siglo XX. Figura 1-1. Ejemplo de AGV en la factoría Renault España, en Sevilla. Entre los distintos métodos que usan estos robots para la navegación, destacan tres: • Guiado por láser: Requiere la instalación de espejos reflectantes en las paredes o elementos del entorno por el que se desplazará el vehículo. El AGV porta una unidad láser rotatoria que actúa tanto de transmisor como receptor. Esto permite al sistema de navegación triangular la posición del robot. • Guiado óptico: Puede ser instalado sin la modificación previa del entorno o infraestructura. Se instalan cámaras que grabaran el recorrido del vehículo, teniendo en cuenta los obstáculos en el camino para definir una ruta. El robot genera un mapeado 2D o 3D del entorno en el que está trabajando. Éste es el sistema más flexible y adaptativo. • Guiado por seguimiento de bandas: Este es el método más expandido para usos industriales, pero a la vez es el menos flexible, ya que la ruta del vehículo queda limitada a la banda instalada en el suelo. Dicha banda puede ser de dos tipos: magnéticas (ejemplo de la figura 1-1) o de colores. La banda de colores es inicialmente menos costosa, pero carece de la ventaja de estar incrustada en áreas de alto tráfico donde puede dañarse o ensuciarse. H Introducción 2 2 1.2 Motivaciones Ahora que hemos definido lo que son los vehículos de guiado automático podemos empezar a plantearnos el objetivo de nuestro proyecto. ¿Es el ámbito industrial el único que puede beneficiarse de estos robots? ¿Cómo podríamos aplicarlos a otros campos? Imaginemos un entorno en el que es necesario desplazarse según los deseos de un individuo. Por ejemplo, un centro comercial. En caso de que se quisiera un libro, la persona acudiría a la librería; si se quisiera ropa, a una tienda de moda; o quizás necesite un teléfono móvil nuevo, por lo que iría a una tienda de electrónica. ¿Pero qué pasaría si esa persona tuviera complicaciones para valerse por sí misma? O a lo mejor simplemente prefiere valerse de algo que le permita desplazarse directamente hasta su destino, sin tener que preguntar direcciones o dar rodeos. Un AGV podría cumplir esta necesidad, mediante un registro de cada una de las rutas hasta los posibles destinos para, posteriormente, guiar a personas hasta ellos. Un lugar con una alta afluencia de personas que podría hacer un buen uso de esta funcionalidad es un hospital. La presencia de personas mayores o discapacitadas en entornos hospitalarios no es extraña. En la actualidad, un trabajador podría realizar fácilmente la tarea de guiar a estas personas hasta la consulta correspondiente, ¿pero no estamos avanzando hacia un futuro cada vez más automatizado? Por lo tanto, nuestro proyecto tratará de dar una nueva utilidad a los AGV, transformándolos en sistemas auxiliares capaces de guiar personas a través de una clínica o entorno hospitalario. Figura 1-2. Mapa de la planta baja del hospital Virgen Macarena, en Sevilla. 1.3 Planteamiento El proyecto parte de la idea de un robot seguidor de líneas, al que se le agregarán diversas funcionalidades para que sea capaz de guiar a los pacientes hasta distintas áreas del hospital. El control se basa en el microcontrolador TMS320F28335 de Texas Instruments, programado en lenguaje C, mediante el entorno Code Composer Studio. Esta elección se debe a que ya hemos manipulado con anterioridad este DSP en la asignatura de Electrónica Industrial, por lo que ya contamos con ciertas nociones sobre el funcionamiento de este dispositivo. Así mismo, el robot seguidor de líneas básico no bastaría por sí mismo, por lo que debemos considerar la adición de diversos sensores que añadan funcionalidades necesarias para el guiado. Además, deberemos diseñar y construir una estructura adecuada para el vehículo, que permita un funcionamiento cómodo y eficiente, y determinar cómo se efectuará la comunicación entre el paciente y el robot. 3 Por último, crearemos un circuito que nos permita mostrar todas las aptitudes que hayamos implementado en el robot. Ha de tenerse en cuenta, que, debido al alcance de este TFG, nuestro robot será una versión relativamente simple, con una escala reducida y omitiendo muchas pequeñas particularidades que habría que considerar para su contraparte real. 1.4 Objetivos 1. Definir comportamiento: Nuestra primera tarea será definir como queremos que actúe nuestro robot y que funcionalidades queremos implementar. 2. Elección de componentes: En función de lo anterior, definiremos los componentes que darán forma al robot, incluyendo sensores, actuadores y chasis. 3. Estudiar el funcionamiento de los sensores: Recopilar información acerca de los sensores que vamos a usar y determinar cómo queremos que influyan en nuestro robot. 4. Acoplamiento de componentes: Se trata de enlazar todos los componentes para que el robot quede “montado”. Para ello, usaremos una placa de circuito impreso o PCB (Press Circuit Board), que debemos diseñar previamente. 5. Diseño del circuito: Deberemos crear un entorno por el que se maneje nuestro robot, mostrando todas las funcionalidades implementadas en el apartado de programación. 6. Programación: Es la creación del código que dará vida al robot. 7. Ajuste del robot: Realizaremos distintas comprobaciones para verificar el correcto funcionamiento del robot. Serán necesarios pequeños retoques a la programación para que el robot pueda manejarse de forma más fluida por el entorno diseñado. 8. Análisis de resultados: Veremos en qué áreas destaca el robot y en cuáles podría mejorar su comportamiento. Esto incluye posibles ampliaciones y mejoras. 9. Conclusiones. 2 DISEÑO DEL ROBOT l robot seguidor de líneas como tal es un robot sencillo, cuyo funcionamiento es generalmente la detección de una línea negra sobre un fondo blanco mediante sensores infrarrojos, formados por un LED infrarrojo y un fototransistor. Sin embargo, mediante la adición de otros componentes, podemos lograr un funcionamiento más complejo y adecuado a nuestro planteamiento. 2.1 Funcionalidades Lo primero es definir que comportamiento queremos que efectúe nuestro robot. 2.1.1 Tracción Aunque durante mucho tiempo los humanos hemos tratado de perfeccionar el desplazamiento mediante patas de un robot, emulando nuestro propio movimiento o el de animales, esto supone una gran complejidad de control debido al elevado número de grados de libertad y consumo energético. Para este proyecto, nuestro objetivo debería ser diseñar un robot con ruedas. No solo es más fácil implementar el mecanismo de una rueda, si no que elimina la necesidad de diseñar un sistema de equilibrio siempre que tres o más estén presentes. Además, la locomoción con ruedas es relativamente eficiente, incluso a altas velocidades. 2.1.1.1 Motores Como usaremos baterías, los dispositivos que proporcionen la fuerza motriz para desplazar nuestro robot serán por lo general alimentados por corriente continua. Se suelen utilizar tres tipos de motores: motores de corriente continua, motores paso a paso y servomotores. Nosotros usaremos motores de corriente continua, que suministran velocidades finales muy elevadas al aplicar una diferencia de potencial en sus extremos. Sin embargo, proporcionan una velocidad de giro muy alta para un par de potencia muy bajo, lo que obliga a colocar una reductora que regule dicha velocidad de giro a cambio de una potencia mayor. Una particularidad de estos motores es que no se pueden clavar y hay que aplicar una inversión de la polarización para frenarlos. Esto se realiza mediante lo que en electrónica conocemos como un Puente H. Este circuito permite a un motor DC girar en ambos sentidos, avance y retroceso, así como la capacidad de frenar. Figura 2-1. Circuito del puente H (representado en rojo). E Diseño del Robot 12 12 Tenemos dos motores DC que incluyen una pequeña caja reductora, sacrificando una velocidad de giro más elevada por una potencia mayor. Figura 2-10. Motores DC con caja reductora. Por último, se incluye una estación para cuatro pilas AA que actuarán como fuente de alimentación para el controlador de los motores. Cada motor será alimentado a 3V (6V en total). 2.2.3 Controlador de motores Una parte fundamental de este proyecto es el correcto control de cada uno de los dos motores. Será necesario ajustar sus revoluciones, así como la conmutación de su dirección de giro. Para ello, usaremos el controlador DRV8835 Dual Motor Driver de la marca Pololu. Aunque su uso está optimizado para procesadores de la serie Raspberry Pi, es plenamente funcional y configurable con nuestro microcontrolador. Figura 2-11. Pololu DRV8835 Dual Motor Driver. El funcionamiento de este controlador se basa en el circuito de Puente H explicado en el apartado 2.1.1. Permite la puesta en marcha, parada, conmutación de la dirección de giro y ajuste de velocidad de dos motores DC simultáneamente. Figura 2-12. Conexionado de Pololu DRV8835 Dual Motor Driver. 13 Tabla 2-3. Características de Pololu DRV8835 Dual Motor Driver. Características Pololu DRV8835 Control mediante Puente H 2 motores DC Tensión alimentación motores 1,5V – 11V Tensión alimentación controlador 2V – 7V Corriente de salida 1,2A / motor Corriente de pico 1,5A / motor Ajuste de PWM Hasta 250 kHz 2 modos de control PHASE/ENABLE o IN/IN Protección contra tensión inversa Sí Protección contra sobreintensidades Sí Protección contra sobre temperaturas 8 Dimensiones 4,30 × 1,65 cm Peso 2,3 g Lo primero será conectarlo con nuestro microcontrolador TMS320F28335 y con ambos motores. Las posibles conexiones se muestran en la figura 2-4. • Se alimentará a la placa por el pin de 3.3V señalado en rojo. • Se conecta a tierra por cualquiera de los pines en negro señalizados con “GND”. • Los pines 5 y 6 controlan la dirección de los motores 1 y 2, respectivamente. • Los pines 12 y 13 controlan la velocidad de los motores 1 y 2, respectivamente. En base a las señales recibidas por estos pines, se alimentarán los bornes de los motores con los valores de tensión necesarios para que se cumplan las especificaciones deseadas: • Los pines M2B, M2A, M1B y M1A irán conectados a los bornes de los motores. • Los pines de VIN y GND irán conectados a la fuente de alimentación externa (4 pilas – 6V). Tabla 2-4. Conexionado de Pololu DRV8835 Dual Motor Driver. TMS320F28335 Experimenter’s Kit DRV8835 Dual Motor Driver Motores Baterías 3V3 3V3 (rojo) - - GND GND (negro) - - GPIO2 13 (morado) - - GPIO6 6 (cyan) - - GPIO10 12 (azul) - - GPIO15 5 (amarillo) - - - M2B y M2A Derecho - - M1B y M2A Izquierdo - - GND - Negativo - VIN - Positivo Diseño del Robot 14 14 Por último, como se puede ver en la tabla 2-2, el controlador tiene dos modos. Nosotros usaremos el modo PHASE/ENABLE, cuyo funcionamiento se describe en la tabla 2-3. Tabla 2-5. Funcionamiento del modo PHASE/ENABLE. Funcionamiento del modo PHASE/ENABLE xPHASE xENABLE MxA MxB Operación 1 PWM Low PWM Retroceso/freno a velocidad %PWM 0 PWM PWM Low Avance/freno a velocidad %PWM X 0 Low Low Freno 2.2.4 Módulo Bluetooth La comunicación bluetooth será la encargada de transmitirle la información de control deseada por el usuario al microcontrolador. Para ello, usaremos el módulo bluetooth HC-06. Figura 2-13. Módulo Bluetooth HC-06. Generalmente, un dispositivo bluetooth puede actuar como “maestro”, iniciando la comunicación con otro dispositivo, o como “esclavo”, recibiéndola. En nuestro caso, el módulo actuará como esclavo, recibiendo información de nuestro dispositivo móvil que enviará al microcontrolador a través de los puertos GPIO. Este módulo está formado por dos placas superpuestas: una es el transceptor, que se alimenta a 3,3V, y la otra es un regulador de tensión, que le permite trabajar en un rango de 3,6V a 6V. Además, incorpora un LED para indicar el estado de la conexión y una pequeña memoria capaz de recordar dispositivos previamente emparejados para así evitar tener que introducir la contraseña en futuras conexiones. Al contrario que su hermano, el HC-05, este módulo BT solo puede utilizarse en modo esclavo y presenta únicamente 4 pines (frente a los 6 del HC-05), simplificando su uso. Utiliza el protocolo Bluetooth v2.0 + EDR (Enhanced Data Rate), que aumenta la velocidad de transmisión de datos. Tabla 2-6. Características del HC-06. Características HC-06 Tensión de alimentación 3,6V – 6V Consumo de corriente (emparejado) 30mA – 40mA Pinout 4 pines Chip de radio CSR BC417143 Baudios por defecto 9600 Frecuencia 2,4GHz, banda ISM Potencia de emisión 4 dBm, clase 2 Alcance 5m – 10m Sensibilidad -80 dBm Velocidad asincrónica 2Mbps/160Kbps Velocidad sincrónica 1Mbps/1Mbps Seguridad Autenticación y encriptación Dimensiones 1,52 × 3,57 cm 15 Los pines son los siguiente: • Vcc es el pin de alimentación, en nuestro caso, a 5V. • GND es el pin de tierra. • TXD es el pin de transmisión de datos. Todos los datos recibidos por bluetooth en el dispositivo se transmiten por este pin al microcontrolador. Debe ir conectado a un GPIO configurado para recepción de datos. • RXD es el pin de recepción de datos. A través de este pin se transmiten los datos del microcontrolador al HC-06, que luego serán enviados por bluetooth al dispositivo emparejado. Debe ir conectado a un GPIO configurado para transmisión de datos. Dado que en nuestro proyecto solo queremos enviar información desde el dispositivo móvil al módulo BT, dejaremos sin conectar el pin de RXD. Tabla 2-7. Conexionado de los pines del HC-06. TMS320F28335 Experimenter’s Kit Módulo HC-06 5V Vcc GND GND GPIO28 TXD - RXD 2.2.5 Sensores Los sensores son aquellos componentes encargados de transmitir al microcontrolador información del exterior que condicionará el movimiento del robot. Nosotros vamos a usar tres tipos de sensores distintos: • Sensor de infrarrojos: Modelo TCRT5000. Es el encargado de detectar la línea negra que debe seguir el robot. • Sensor de RGB: Modelo TCS34725. Capaz de distinguir distintas tonalidades de colores. • Sensor de ultrasonidos: Modelo HC-SR04. Es el encargado de detectar obstáculos que bloquean el camino. Una particularidad de estos sensores es que están diseñados para su uso con placas de experimentación de la marca Arduino. La mayoría de ellos incluyen librerías de programación e instrucciones para conectar los pines con estas placas que hacen de su implementación una tarea prácticamente trivial. Sin embargo, nuestro controlador no puede hacer uso de esas librerías y somos nosotros quienes debemos configurar sus pines manualmente para que puedan comunicarse con estos sensores, que a su vez debemos manipular mediante la información suministrada en sus respectivos datasheets. Esto hace que la correcta implementación de estos sensores con el robot sea mucho más complicada y uno de los grandes retos de este proyecto. Diseño del Robot 16 16 2.2.5.1 Sensor de infrarrojos – TCRT5000 El modelo elegido ha sido el módulo TCRT5000, que incorpora al propio sensor IR una placa lógica que incluye LEDs y pines que permiten el conexionado con un microcontrolador. Figura 2-14. Módulo TCRT5000 (izquierda) y sensor aislado (derecha). Puesto que ya explicamos el funcionamiento de este sensor en el apartado 2.1.3.1, procederemos a listar las características de este módulo. Tabla 2-8. Características del Módulo TCRT5000 Características Módulo TCRT5000 Sensor óptico reflexivo TCRT5000 Comparador de tensión amplia LM393 Potenciómetro digital para ajuste de sensibilidad Salida de conmutación digital (0 y 1) Salida analógica Pinout 4 pines Indicadores LED Alimentación y detección Orificio de perno fijo para facilitar instalación Rango de detección 1mm – 8mm Capacidad de conducción < 15mA Tensión de alimentación 3.3V – 5V Dimensiones 3,2 × 1,4 cm El módulo cuenta con 4 pines: • Vcc es el pin de alimentación, que irá conectado a 3,3V. • GND es el pin de tierra. • A0 es la salida analógica, que no utilizaremos. • D0 es la salida digital. Marcará “1” cuando no detecte ningún obstáculo (en nuestro caso, cuando detecte la línea negra) y “0” cuando sí lo detecte (blanco). Dos de estos sensores serán necesarios en el montaje de nuestro robot. 17 Tabla 2-9. Conexionado del sensor TCRT5000. TMS320F28335 Experimenter’s Kit Sensor IR TCRT5000 (1) Sensor IR TCRT5000 (2) 3V3 Vcc Vcc GND GND GND - A0 A0 GPIO7 D0 - GPIO11 - D0 2.2.5.2 Sensor de color RGB – TCS34725 Usaremos el modelo TCS34725 de la marca Adafruit. Este es, posiblemente, el mejor sensor de reconocimiento de color para proyectos como el nuestro. Incluye un detector RGB y de luz clara, así como un bloqueador de IR integrado, lo que permite mediciones de color moderadamente precisas. Además, incorpora un LED de luz neutra que facilita la medición en entornos con iluminación deficiente. Figura 2-15. Sensor TCS34725 de Adafruit y funcionamiento. Este sensor actúa mediante una matriz 3 × 4 de fotodiodos, con filtros de luz roja, verde y azul y sin filtros (luz clara). 4 conversores analógico-digital integrados convierten las corrientes amplificadas de los fotodiodos a valores digitales de 16 bits. El rango de medición es ajustable en tiempo y ganancia. La comunicación con el microcontrolador se realiza mediante protocolo I2C (hasta 400 kHz) y se ofrece la posibilidad de generar una señal de interrupción, mediante umbrales de valores previamente definidos por el usuario. Tabla 2-10. Características del sensor TCS34725. Características TCS34725 Tensión de alimentación 3,3V – 5V Rango dinámico 3.800.000:1 LED neutro 4150 K Comunicación I2C Dirección 0x29 4 canales de medición RGB y luz clara Pinout 7 pines Peso 3,23g Dimensiones 2,04 × 2,03 cm Pin de interrupción Sí Filtro de luz IR Sí Diseño del Robot 18 18 La placa cuenta con los siguientes pines: • VIN es el pin de alimentación a 5V. • GND es el pin de tierra. • 3V3 es el pin de alimentación a 3,3V. • SCL es el pin de System Clock para la comunicación I2C con el microcontrolador. Es la línea de pulsos de reloj que sincronizan el sistema. • SDA es el pin de System Data para la comunicación I2C con el microcontrolador. Es la línea por la que se mueven los datos entre los dispositivos. • INT es el pin que genera la interrupción si se sobrepasan los umbrales de valores establecidos. • LED es el pin que controla el encendido o apagado del LED de luz neutra. El LED está encendido por defecto y debemos conectar este pin a tierra si deseamos apagarlo. Tabla 2-11. Conexionado del sensor TCS34725. TMS320F28335 Experimenter’s Kit Sensor de Color TCS34735 5V VIN GND GND - 3V3 GPIO33 SCL GPIO32 SDA - INT - LED 2.2.5.3 Sensor de ultrasonidos – HC-SR04 El modelo a usar será el HC-SR04, un sensor de proximidad basado en el rebote de ultrasonido y que suele utilizarse como transductor para la detección de obstáculos. Este módulo incluye transmisor, receptor y circuito de control. Figura 2-16. Sensor de ultrasonidos HC-SR04. Su funcionamiento se basa en una serie de pulsos ultrasónicos generados por el emisor que, al rebotar, llegarán al receptor. Midiendo el tiempo transcurrido entre ambos sucesos y sabiendo que la velocidad del sonido es de 340 m/s se puede determinar la distancia a la que se encuentra el obstáculo, en caso de que lo hubiera. 19 Tabla 2-12. Características del sensor HC-SR04. Características HC-SR04 Tensión de alimentación 5V Corriente trabajando 15mA Corriente en reposo < 2mA Rango de medida 2cm – 400cm Frecuencia de ultrasonidos 40 kHz Ángulo efectivo < 15º 4 canales de medición RGB y luz clara Resolución media 3mm Dimensiones 4,5 × 2 × 1,5 cm Pinout 4 pines Los pines son los siguientes: • Vcc es el pin de alimentación a 5V. • GND es el pin de tierra. • TRIG el pin correspondiente al disparador (emite el pulso ultrasónico). • ECHO es el pin correspondiente al receptor (recibe el pulso ultrasónico). Tabla 2-13. Conexionado del sensor HC-SR04. TMS320F28335 Experimenter’s Kit HC-SR04 5V Vcc GND GND GPIO13 TRIG GPIO14 ECHO Diseño del Robot 20 20 2.3 Placa de Circuito Impreso (PCB) Para conectar los componentes con nuestro microcontrolador podríamos usar cables puente, diseñados para proyectos electrónicos, y combinarlos con una protoboard para mayor estabilidad. Sin embargo, pese a que es una buena opción para el prototipado de los sensores, en el modelo final podría ocasionar problemas de ruido eléctrico, además de pérdidas de potencia. Por lo tanto, vamos a diseñar una placa que vaya directamente enganchada a la estación de acoplamiento del microcontrolador y que disponga “internamente” de todos los circuitos necesarios para conectar los componentes a través de una serie de pines hembra o macho. Esto es lo que se conoce como placa de circuito impreso o PCB (Printed Circuit Board). Un PCB está formado por placas de sustrato no conductor sobre las que se realiza la interconexión de componentes electrónicos a través de rutas o pistas de un material conductor. El diseño se hará mediante el software Altium Designer 15 de la empresa australiana Altium Unlimited. Este programa es conocido por su capacidad de lograr buenos resultados para circuitos complejos de forma relativamente rápida. Las principales funcionalidades que usaremos son: • Módulo de visor de PCBs y ficheros gerber, que permiten al ingeniero de diseño visualizar los circuitos impresos dibujados. • Editor de esquemáticos con integración de librerías de componentes, sean de creación propia o previamente registradas. • Chequeo de reglas de diseño en tiempo real para asegurar la compatibilidad de los modelos 3D de los componentes y la placa. • Rutado interactivo basado en el diseño previamente registrado en el esquemático. 2.3.1 Diseño de Elementos Nuestra primera tarea será crear una librería con los elementos que irán conectados a la placa. Posteriormente, incorporaremos los diseños ya creados de esta librería al de nuestro PCB. Realmente, por “elementos” nos referimos a los pines necesarios para enganchar el componente real. Por ejemplo, en el caso del módulo bluetooth HC-06, que tiene 4 pines macho, el elemento que irá conectado a la placa será una hilera de 4 pines hembra que permitirán, a su vez, conectar el HC-06. Esto permite mayor flexibilidad para conectar y desconectar los componentes, además de su reutilización para futuros proyectos, que si los conectásemos directamente a la placa. Figura 2-17. Sensor HC-06 con 4 pines macho (izquierda) y cabezal de 4 pines hembra (derecha). Además, también contaremos como elementos los pines de la estación de acoplamiento que serán conectados a la placa. Al igual que con los sensores, no irán directamente soldados a ella, sino encajados en cabezales hembra que sí estarán soldados al PCB. Debido a la forma del Experimenter’s Kit, diseñaremos un elemento para los pines del lado izquierdo y otro para los del derecho, ya que debe quedar un hueco en el centro para la controlCARD. Aunque la mayoría de los pines a enganchar no se vayan a utilizar, se hará así para otorgar mayor estabilidad al PCB. 21 Cada elemento estará formado por una o varias hileras de pads through-hole, superficies de cobre con un agujero en el centro que nos servirán para soldar los cabezales en los que conectaremos los pines de los componentes. Dicho pues, nos quedan los siguientes elementos a diseñar: • HC-06: Hilera de 4 pads. • DRV8835 Dual Motor Driver: 2 hileras de 17 pads cada una. • TCRT5000: Hilera de 4 pads. • TCS34725: Hilera de 7 pads. • HC-SR04: Hilera de 4 pads. • GPIOs izquierda: Son los pads para los pines del lado izquierdo de la estación de acoplamiento, incluyendo GNDs y alimentaciones. En rojo en la figura 2-9. • GPIOs derecha: Igual que GPIOs izquierda, pero en el lado derecho de la estación de acoplamiento. En azul en la figura 2-9. Figura 2-18. Pines del TMDSDOCK28335 que irán conectados al PCB. Como el proceso es análogo para cada uno de los componentes, aquí mostraremos solo el de uno de ellos, el HC-06. Lo primero será crear un modelo del componente, lo que se denomina footprint o huella. Nosotros usaremos pads de 1,524mm de radio con agujeros de 1mm de radio. La distancia entre los centros de los pads debe ser 2,54mm, la cual es una separación estandarizada para todos los componentes que vamos a usar. Finalmente, los encerramos en una línea de la capa top-overlay, que delimita el tamaño de nuestro elemento. Figura 2-19. Modelo para los pads del HC-06. Diseño del Robot 28 28 Figura 2-28. Diseño final del robot. Vista lateral izquierda. Figura 2-29. Diseño final del robot. Integración del PCB. Debido a un pequeño error en el diseño del PCB, el driver de los motores está situado al revés de como inicialmente se había pensado, ya que las entradas de cable deberían mirar hacia el lado contrario para facilitar la conexión. No obstante, el diseño sigue siendo plenamente funcional. 29 2.5 Circuito Nuestra siguiente tarea será crear un circuito que saque a relucir las funcionalidades del robot. Como ya establecimos en el apartado 2.1.3, el circuito consistirá en líneas negras sobre un fondo blanco. Además, en algunas zonas y bifurcaciones situaremos una pequeña área de color a la derecha de la línea negra (debido a la posición de sensor RGB en el robot), a las que llamaremos “estaciones”. Cada estación se corresponderá con un área médica. Aunque en este apartado establecemos directamente las propiedades del circuito, las elecciones como colores, grosor de línea o bifurcaciones han pasado un extenso proceso de prueba y error que explicaremos en el apartado 3: Programación y Pruebas. Primero se ha realizado un esbozo en el software AutoCAD. El diseño consiste en carreteras de una dirección con diversas curvas y bifurcaciones para comprobar la maniobrabilidad del robot. Cada estación está comunicada con todas las demás (aunque el camino puede que pase por otras estaciones) y también sirven como punto de decisión para girar en algunas bifurcaciones. Figura 2-30. Esbozo del circuito. Para facilitar la posterior programación, cada estación está designada también con un número y quedan tal que: Tabla 2-14. Estaciones del circuito. Estación Color Área 1 Fucsia Entrada 2 Lima Medicina General 3 Marrón Oftalmología 4 Cyan Neurología 5 Amarillo Dermatología 6 Naranja Pediatría 7 Verde Alergología 8 Azul Urgencias Diseño del Robot 30 30 Para el circuito real, se han utilizado los siguientes materiales: • El fondo consiste en un mantel de plástico blanco de medidas 100×140cm. Se ha elegido este material por ser más resistente y poderse guardar sin deteriorarse. Además, algunos tipos de tinta y pintura se pueden borrar si aplicamos alcohol, lo que nos será útil para procesos de prueba y error. • Para las líneas negras se ha utilizado pintura de esmalte antioxidante. Su grosor es de 7mm (1mm mayor que la separación entre los sensores IR). Inicialmente se intentó utilizar un marcador permanente negro, sin embargo, con el paso repetido del robot, la tinta tendía a desprenderse y manchar otras partes del circuito. Los sensores IR funcionan también mucho mejor con la pintura, ya que con el marcador fallaban muy a menudo, activándose aún dentro de la línea. • Las estaciones son trozos recortados de folios de papel de color. En tramos rectos se sitúan tiras de unos 5mm de anchura a la derecha de la línea. En curvas o bifurcaciones se intenta ajustar la estación a la forma de la curva. En figura 2-31 se puede apreciar el tamaño del circuito respecto al robot. Figura 2-31. Circuito terminado. 3 CONFIGURACIÓN Y PRUEBAS ara conseguir el funcionamiento deseado de nuestro robot, primero tenemos que configurar y testear todos los módulos que lo componen. Para ello, debemos probar cada componente por separado para luego integrarlos todos a la vez. Ésta es una de las tareas más complejas de este proyecto, ya que la mayoría de los componentes están diseñados para microcontroladores Arduino. En internet se pueden encontrar fácilmente librerías y fragmentos de código, así como infinidad de tutoriales que hacen de la conexión con Arduino una tarea trivial. Sin embargo, la información respecto a la integración de estos componentes con sistemas de Texas Instruments es increíblemente escasa, por lo que tendremos que valernos de los datasheets y algunos ejemplos que podemos encontrar en su página web. El entorno que usaremos para programar será Code Composer Studio, un software que ofrece la propia empresa y que incluye multitud de librerías que facilitan la programación en la familia de microcontroladores de Texas Instruments. El lenguaje de programación a usar será C. Nuestros componentes a configurar son: • El controlador de los motores DRV8835 Dual Motor Driver, de forma que pueda controlar ambos motores a la vez. Haciendo también uso del módulo PWM (Pulse Width Modulation) que viene incorporado en el microcontrolador, debemos controlar la velocidad de giro de los motores. • El sensor RGB TCS34725, para que sea capaz de detectar, diferenciar y registrar colores de forma más o menos continuada. El sensor utiliza protocolo de comunicación I2C, por lo que será necesario configurarlo también antes de realizar la conexión. • Ambos sensores de infrarrojos TCRT5000, para que manden una señal de interrupción cada vez que se detecte el fondo blanco en vez de la línea negra. • El sensor de proximidad HC-SR04¸ que debe detectar obstáculos en el camino a menos de 10cm de distancia. El funcionamiento de este sensor es un poco más complejo que el de los otros, ya que necesita un proceso diferente y cálculos para obtener la medición. • El módulo bluetooth HC-06, encargado de la comunicación entre el dispositivo móvil y el robot. El proceso de transmisión de datos es tedioso y debe pensarse muy bien para que no interfiera con el resto de las funcionalidades del robot. Todo el código del proyecto puede encontrarse en los anexos con sus debidas anotaciones, pero en este capítulo se intentarán detallar los aspectos más importantes. P Configuración y Pruebas 32 32 3.1 TMS320F28335 El microcontrolador es, por así decirlo, el corazón del robot. Es el núcleo que recoge, transforma y envía todas las señales necesarias para el correcto funcionamiento de este. Cuenta con diversos periféricos que se utilizan para la comunicación con otros módulos y que necesitaremos para conectar el resto de los componentes. Figura 3-1. Diagrama de bloques de la familia de microcontroladores F28335 de Texas Instruments. 3.1.1 GPIOs El módulo GPIO (General Purpose Input-Output) es el encargado de controlar la funcionalidad de los pines que conectan el microcontrolador con dispositivos externos. Estos pines no tienen ningún propósito definido y están inutilizados por defecto. El TMS320F28335 presenta las siguientes características de GPIO: • Dispone de 88 pines físicos de E/S (GPIO0 – GPIO87), agrupados en tres puertos de bits diferentes (GPIOA, GPIOB, GPIOC). • Cada pin de GPIO está multiplexado a 4 funcionalidades, siendo E/S digital la operación por defecto. • Las otras 3 pueden activarse mediante el acceso al registro de control de GPIOs (GPxMUXn). • Cada puerto dispone de un conjunto de registros para su control individual. Nosotros haremos uso de 11 GPIOs. Algunos de ellos como E/S digital y otros que controlarán distintos periféricos que detallaremos a continuación. Tabla 3-1. GPIOs y configuraciones. GPIO Puerto Función 2 GPAMUX1 ePWM2 6 GPAMUX1 Salida Digital 7 GPAMUX1 Entrada Digital 10 GPAMUX1 ePWM6 11 GPAMUX1 Entrada Digital 33 13 GPAMUX1 Salida Digital 14 GPAMUX1 Entrada Digital 15 GPAMUX1 Salida Digital 28 GPAMUX2 SCIRXDA - SCI 32 GPBMUX1 SDAA – I2C 33 GPBMUX1 SCLA – I2C La configuración de los GPIOs se lleva a cabo en la función Gpio_select(). 3.1.2 ePWM El ePWM o modulador por ancho de pulsos es un periférico que se encarga de generar señales cuadradas para modificar los ciclos de trabajo de una señal periódica. En nuestro caso, será necesario su uso para controlar la velocidad de los motores, siendo esta gobernada por su propio bloque lógico. El TSM320F28335 dispone de 6 generadores ePWM, los cuales generan a su vez dos señales de salida, ePWMxA y ePWMxB, que se relacionan entre sí. Estas señales se transmiten por los pines GPIO que deben ser configurados para ello. Figura 3-2. Ejemplo de funcionamiento de señales PWM. El periférico cuenta con los siguientes módulos: • Time-Base: Controla la temporización de la unidad ePWM mediante un timer de 16 bits, generando una señal de tiempo base. Su frecuencia es definida por el usuario y está relacionada con la frecuencia de las dos señales generadas. • Counter-Compare: Controla la fase activa de cada patrón de pulsos y la posición de los puntos de transición de cada ePWM, es decir, controla los registros comparadores (CMPA y CMPB) que determinarán el duty cycle y, por tanto, el valor medio de la señal de cada ePWM. • Action-Qualifier: Se encarga de decidir la acción a realizar en los puntos de comparación establecidos por el módulo counter-compare. • DeadBand: Introduce un tiempo muerto o delay en el flanco de subida y/o bajada de ambas señales. Configuración y Pruebas 34 34 • PWM-Chopper: Permite modular la forma de onda del PWM generado mediante una señal portadora de alta frecuencia. • Trip Zone: Modifica el valor de las señales de salida ePWMxA y ePWMxB en función de las de entrada TZy. Se usa como medida de seguridad ante fallos de sobrecorriente o cortocircuito. • Event Trigger: Determina cuando se produce un evento de comparación y genera una señal de interrupción en determinados casos. La configuración del módulo ePWM se lleva a cabo en la función Setup_ePWM(). 3.1.3 SCI El SCI (Serial Communication Interface) es un puerto serie (la información se transmite bit a bit) de comunicación bidireccional para la comunicación asíncrona entre la CPU del microcontrolador y otros dispositivos. Está formado por 2 líneas de comunicación: SCITXD (transmisión) y SCIRXD (recepción), multiplexadas en los pines GPIO 29 y 35 (SCITXD), y 28 y 36 (SCIRXD). La información que se transmite se denomina marco, que está formado por: • Palabra: Cadena de 1 a 9 bits que contiene la información que se quiere recibir/transmitir. • Bit de Start: Marca el inicio de la palabra. Es opcional. • Bit de Paridad: Indica la paridad de la palabra. Es opcional. • 1 o 2 bits de Stop: Marca el final de la palabra. Además, cada unidad SCI puede generar 2 señales de interrupción: de transmisión o recepción. La configuración del SCI se lleva a cabo en la función SCIA_Init(). 3.1.4 I2C El I2C (Inter-Integrated Circuit) es un protocolo de comunicación que permite conectar varios chips al mismo bus de datos y que todos actúen como maestro. La metodología de comunicación de datos del bus I2C es en serie y sincrónica. Una de las señales del bus marca el tiempo (pulsos de reloj) y la otra se utiliza para intercambiar datos: • SCL (System Clock): Línea de los pulsos de reloj que sincronizan el sistema. • SDA (System Data): Línea por la que se mueven los datos entre los dispositivos. Cada dispositivo conectado al módulo I2C, incluyendo al microcontrolador, es reconocido por una dirección única y puede funcionar como transmisor o receptor. El periférico I2C del TMS320F28335 tiene las siguientes características: • Soporte para transmisiones de formato de 8 bits. • Modos de direccionamiento de 7 y 10 bits. • Byte de START. • Ratio de transmisión de 10 hasta 400 kbps. • Capacidad de generar una señal de interrupción según determinados eventos. • Registros de datos que guardan temporalmente la información que se transmite del pin SDA a la CPU y viceversa. • Preescalador, filtro de ruido y árbitro que controla el flujo de datos entre el módulo I2C (cuando es maestro) y otro dispositivo maestro. La configuración del periférico I2C se lleva a cabo en la función I2CA_Init(). 35 3.1.5 Interrupciones Una interrupción es un evento que causa que el microcontrolador cese lo que está haciendo y ejecute un fragmento de código denominado rutina de interrupción. La señal de interrupción puede ser enviada por uno de los periféricos del microcontrolador o por un hardware externo. El TMS320F28335 es capaz de gestionar 16 líneas de interrupción: 2 no enmascarables (alta seguridad y prioridad) y 14 habilitadas por el usuario. El PIE (Peripheral Interrupt Expansion) es el encargado de multiplexar las interrupciones INT1 a INT12 para recibir 8 fuentes de interrupción cada una. Así, se consiguen 96 líneas para fuentes de interrupción internas y externas. A cada línea se le pueden asignar fuentes de interrupción distintas, en función de los periféricos que se vayan a utilizar. En nuestro proyecto, hemos habilitado 5 interrupciones: Tabla 3-2. Interrupciones a utilizar. Nombre de Interrupción Señal de Interrupción Puerto PIE Línea Hardware XINT1 GPIO11 1 4 Sensor IR XINT2 GPIO7 1 5 Sensor IR XINT13 GPIO14 NMI NMI Sensor de Ultrasonidos SCIRXD SCIRXD 9 1 - TINT0 TIMER0 1 7 - XINT1, XINT2 y XINT13 son interrupciones activadas por hardware externo (XINT13 es XNMI configurada como interrupción externa). SCIRXD es la interrupción asociada al periférico SCI, que se activa con la recepción de datos. Por último, tenemos TINT0, que es la interrupción generada cuando el Timer 0 de la CPU acaba su cuenta. Configuración y Pruebas 36 36 3.2 Motores y PWM El movimiento del robot es uno de los aspectos más fundamentales del proyecto. Aunque solo cuenta con dos ruedas, el incorrecto funcionamiento de estas (velocidad inadecuada, deslizamiento o desincronización) impedirá que el robot efectúe su trabajo de manera eficaz. 3.2.1 Configuración Cuatro GPIOs serán necesarios para la puesta en marcha y control de los motores: • GPIO 6 será un puerto de salida y será el actuador que controle la puesta en marcha y dirección del motor izquierdo. • GPIO 15 será un puerto de salida y será el actuador que controle la puesta en marcha y dirección del motor derecho. • GPIO 2 actuará como ePWM2 (Enhanced Pulse Width Modulation) y es el encargado de regular la velocidad de giro del motor derecho. • GPIO 10 actuará como ePWM6 (Enhanced Pulse Width Modulation) y es el encargado de regular la velocidad de giro del motor izquierdo. Nuestro objetivo con el ePWM es generar señales de 1 kHz de frecuencia y cuyo duty cycle variará en función de la velocidad deseada en los motores. Usaremos dos unidades de ePWM (una para cada motor), pero su configuración inicial es idéntica. La configuración se realiza en la función Setup_ePWM(). Nosotros solo vamos a modificar los módulos Time- Base y Action-Qualifier (explicados en el apartado 3.1.2) y fijaremos los preescaladores de tiempo tal que: • CLKDIV = 1, es el registro de divisiones del reloj base. • HSPCLKDIV = 2, es el registro de alta velocidad. Sabiendo que la frecuencia base del TMS320F28335 es 150 MHz, hay que calcular el valor a introducir en el registro correspondiente al periodo de la señal generada, TBPRD, para que la frecuencia de las señales PWM sean de 1 kHz. 𝑇𝐵𝑃𝑅𝐷 = 1 2×𝑓 𝑠𝑦𝑠 𝑓𝑒𝑃𝑊𝑀 × 𝐶𝐿𝐾𝐷𝐼𝑉 × 𝐻𝑆𝑃𝐶𝐿𝐾𝐷𝐼𝑉 =1 2×150 ×106 1 × 103× 1 × 2 =37500 A continuación, activamos el modo up-down, que genera una señal triangular, primero incrementando el registro contador de tiempo, TBCTR, desde 0 hasta el periodo previamente establecido y luego decrecerá de nuevo hasta 0. Esta señal sirve como comparador para generar las señales PWM, ePWMxA y ePWMxB. Figura 3-3. Generación de señales PWM a partir de señal triangular. 37 El registro CMPA será el responsable de controlar el duty cycle de nuestras señales PWM. Debido a como hemos configurado el módulo Action-Qualifier, multiplicando el periodo por valores entre 0 y 1 modificaremos la velocidad de giro de los motores, entonces: • 𝐶𝑀𝑃𝐴 = 𝑇𝐵𝑃𝑅𝐷 × 1.0, el motor girará a la velocidad máxima. • 𝐶𝑀𝑃𝐴 = 𝑇𝐵𝑃𝑅𝐷 × 0.0, el motor estará en estado de freno. Cuando los GPIO 6 y 15 estén en nivel bajo, los motores girarán en dirección de avance, mientras que si están en nivel alto girarán en dirección de retroceso. 3.2.2 Programación Definiremos cada estado de movimiento en una función, separando así 7 estados: Tabla 3-3. Estados de movimiento y funciones. Estado Función GPIO 6 GPIO 15 PWM 2 PWM 6 Avance Lento avance1() 0 0 𝑇𝐵𝑃𝑅𝐷 × 0.3 𝑇𝐵𝑃𝑅𝐷 × 0.3 Avance Rápido avance2() 0 0 𝑇𝐵𝑃𝑅𝐷 × 0.5 𝑇𝐵𝑃𝑅𝐷 × 0.5 Giro a la Derecha Lento derecha1() 0 0 𝑇𝐵𝑃𝑅𝐷 × 0.0 𝑇𝐵𝑃𝑅𝐷 × 0.4 Giro a la Derecha Rápido derecha2() 0 0 𝑇𝐵𝑃𝑅𝐷 × 0.0 𝑇𝐵𝑃𝑅𝐷 × 0.6 Giro a la Izquierda Lento izquierda1() 0 0 𝑇𝐵𝑃𝑅𝐷 × 0.4 𝑇𝐵𝑃𝑅𝐷 × 0.0 Giro a la Izquierda Rápido izquierda2() 0 0 𝑇𝐵𝑃𝑅𝐷 × 0.6 𝑇𝐵𝑃𝑅𝐷 × 0.0 Reposo reposo() 0 0 𝑇𝐵𝑃𝑅𝐷 × 0.0 𝑇𝐵𝑃𝑅𝐷 × 0.0 Así, cuando se invoque a cualquiera de estas funciones, el robot adoptará el tipo de movimiento descrito por dicha función. 3.2.3 Pruebas Originalmente, había un nivel de velocidad más, existiendo avance3(), derecha3() e izquierda3(). Sin embargo, al ser nuestro circuito no demasiado amplio, el robot tenía problemas para tomar bien las curvas y acababa siempre saliéndose de la pista. Además, a esa velocidad le era imposible detectar el color de las estaciones, por lo que el movimiento era totalmente errático y no se detenía nunca. La velocidad más lenta se corresponde con un valor de CMPA de 𝑇𝐵𝑃𝑅𝐷 × 0.3 en ambos motores porque valores por debajo de ese provocan que el motor se quede ocasionalmente “atascado” y que no tenga la suficiente fuerza para mover las ruedas (especialmente si las pilas no están lo suficientemente cargadas). El movimiento descrito por las funciones izquierda y derecha son giros cerrados ideales tanto para las curvas de nuestro circuito como para el diseño de tres ruedas (siendo una de ellas una rueda loca) de nuestro robot. Se podría incorporar un movimiento de marcha atrás poniendo los GPIO 6 y 15 a 1, pero con fines de simplificar este proyecto no se ha previsto el uso de este. Configuración y Pruebas 44 44 Este comportamiento inestable e incapaz de mantener unos valores fijos para un mismo color nos llevó a considerar un aumento en el tiempo de integración para mejorar la fiabilidad del sensor. Por último, se hicieron pruebas con una ganancia × 4 y un tiempo de integración de 24ms. Aunque los colores detectados siguen siendo de una tonalidad más oscura que los reales, esta ganancia es suficiente para diferenciar las estaciones del circuito. Al tener una menor sensibilidad y un tiempo de integración más alto se ha conseguido también que los valores se mantengan fijos mientras el robot esté sobre la estación. Figura 3-8. Valores RGB proporcionados por el sensor. Nuestra preocupación a la hora de subir el tiempo de integración era si el robot sería capaz de detectar las estaciones a tiempo (sobre todo cuando va a la mayor velocidad), pero tras numerosas pruebas no se ha determinado ningún problema. Si quisiéramos obtener la tonalidad real del color que está detectando el sensor, mi sugerencia sería establecer una ganancia ×60 y un tiempo de integración lo suficientemente grande como para que los valores no fluctúen en exceso. No obstante, debido a la relativa necesidad de una detección rápida y constante en este proyecto, se optará por la configuración previamente descrita. Figura 3-9. Tonalidad registrada por el sensor (izquierda) y tonalidad real (derecha). 45 3.5 Sensor de Proximidad El sensor de proximidad o sensor de ultrasonidos funciona midiendo la distancia que hay entre una onda sónica que genera y el obstáculo que la hace rebotar. Aunque no necesita una configuración per se, su funcionamiento se basa en un proceso y una serie de cálculos que detallaremos a continuación. 3.5.1 Programación El funcionamiento del HC-SR04 sigue el siguiente procedimiento: 1. Activar el pin de TRIGGER durante 10µs. 2. El sensor enviará 8 pulsos ultrasónicos de 40 kHz y activará el pin de ECHO. 3. El ECHO permanecerá activo hasta que llegue el rebote del ultrasonido. 4. Calculamos la distancia mediante la fórmula: 𝑑(𝑚)= 𝑡𝐸𝐶𝐻𝑂(𝑠)×340 𝑚/𝑠 2 Donde: • 𝑑 es la distancia al obstáculo en metros. • 𝑡𝐸𝐶𝐻𝑂 es el tiempo en segundos que el pin ECHO se mantiene activo. • 340 𝑚/𝑠 es la velocidad del sonido. • Se divide por dos por que el sonido recorre la distancia 2 veces (ida y vuelta). 5. Se recomienda esperar 60ms entre medición y medición para evitar el solapamiento de pulsos. Figura 3-10. Funcionamiento del sensor HC-SR04. Para facilitar el proceso, nosotros hemos creado la función midedistancia(int *flag_echo) cuyo argumento de entrada es un puntero a la variable flag_echo que debe tomar el valor 1 cuando se active el pin de ECHO. Sigue el siguiente procedimiento: 1. Nos aseguramos de que el GPIO 13, que corresponde al pin de TRIGGER, esté desactivado. 2. Configuramos el TIMER 2 de la CPU para una frecuencia de 150 MHz y un periodo de 4294967295 microsegundos (0xFFFFFFFF en hexadecimal), el máximo permitido para el timer. 3. Ponemos a 1 el GPIO 13, activando el TRIGGER. A continuación, con la función delay(long int us), esperamos 10µs. Luego, ponemos al 0 el GPIO 13, desactivando el TRIGGER. Configuración y Pruebas 46 46 4. Ahora se activará el pin de ECHO, poniendo a 1 el GPIO 14 y activando la interrupción obstaculo, asociada a dicho pin. En esta interrupción, una condición comprobará que flag_echo no está a 1, por lo que se iniciará la cuenta atrás del TIMER 2, configurado previamente. También pondrá la variable bandera flag_echo a 1, simbolizando la activación del pin ECHO. 5. Se retrasa 10ms la función mientras se espera el retorno del ultrasonido. 6. Ahora pueden pasar dos cosas: • El pin de ECHO se desactiva, iniciando de nuevo la interrupción, que pondrá flag_echo a 0 y parará la cuenta atrás del TIMER 2. • Se acaban los 10ms de retardo y el pin de ECHO no se ha desactivado. En cuyo caso ponemos manualmente flag_echo a 0. 7. Obtenemos los microsegundos contabilizados por TIMER 2 restando al periodo máximo (0 xFFFFFFFF) el valor del registro TIM. Aplicamos los cálculos previamente descritos para sacar la distancia en centímetros. 8. La función devuelve este valor. El paso 6 supone que la máxima distancia que detectará el sensor serán unos 160cm. Aumentando el valor de retardo se aumentaría también la máxima medición posible, pero en nuestro proyecto no contemplamos distancias tan grandes, por lo que ese valor es suficiente. Figura 3-11. Distancia de 10cm entre sensor y obstáculo (vista cenital). 3.5.2 Pruebas Las pruebas con el sensor HC-SR04 han sido bastante sencillas. Los principales errores se debían a un mal entendimiento de la naturaleza de los timers de la CPU en el microcontrolador TSM320F28335, que realizan una cuenta regresiva. Por lo tanto, el tiempo transcurrido se obtiene restando al periodo establecido el valor contabilizado por el timer. Por lo demás, el sensor no presenta una precisión absoluta, pero cumple con creces su función de detectar obstáculos próximos. La precisión es mayor cuanto más cerca se encuentra el obstáculo. También se ha observado que cuanto más uniforme y perpendicular se encuentra el obstáculo al plano que lo une con el sensor, mayor precisión presenta éste en la medición. 47 Figura 3-12. Valor proporcionado por el sensor HC-SR04. Figura 3-13. Distancia de 10cm entre sensor y obstáculo (vista lateral). 10 cm Configuración y Pruebas 48 48 3.6 Módulo Bluetooth El módulo bluetooth HC-06 se comunica con el microcontrolador mediante el periférico SCI. A parte de la configuración de este periférico, debemos elegir cautelosamente la información a transmitir al microcontrolador y como éste la procesará. 3.6.1 Configuración Nuestra primera tarea es configurar el periférico SCI. Para ello, vamos a modificar los siguientes bits del registro SCICCR, que define el formato, protocolo y modo de comunicación del SCI: • SCICHAR: Estos 3 bits controlan la longitud de la cadena de caracteres, desde 1 a 8 bits. Nosotros lo ponemos a 7 (o 111 en binario) para fijar cadenas de 8 bits. • ADDRIDLE_MODE: Este bit selecciona uno de los dos protocolos de multiprocesos. Lo ponemos a 0 para activar el modo libre. Si lo pusiésemos a 1, tendríamos que reservar un bit para la dirección. • PARITYENA: Es el bit que activa la función de paridad. Lo dejamos a 0 porque no necesitamos bit de paridad. • STOPBITS: Regula el número de bits de STOP. El receptor solo comprueba un bit de STOP, así que lo dejamos a 0 (1 bit de STOP). A continuación, ponemos el bit RXENA del registro SCICTL1 a 1 para habilitar la línea de recepción. Lo siguiente será configurar la velocidad de la comunicación. Se configuran el valor máximo y mínimo de velocidad en baudios (SCIHBAUD y SCILBAUD) para 9605 Hz, que es el valor más próximo alcanzable a los 9600 Hz a los que transmitirá el módulo HC-06. Se habilitará la interrupción por recepción poniendo a 1 el bit RXBKINTENA del registro SCICTL2. Por último, se libera al SCI del reset poniendo a 1 el bit SWRESET del registro SCICTL1, quedando el periférico listo para usar. 3.6.2 Programación La configuración previa hará que cada vez que nueva información sea enviada por el HC-06 al microcontrolador se genere una señal de interrupción que pausará el programa principal para interpretar los datos recibidos. En dicha interrupción la información se almacenará en la variable char buffer, que tiene una capacidad de hasta 100 caracteres. Además, se pondrá a 1 la bandera flag_rx, que significa que hay información que procesar. El código usado para interpretar esta información se analizará en el capítulo posterior. 3.6.3 Pruebas En general, la calidad de la comunicación entre el dispositivo móvil y el microcontrolador mediante este componente es muy buena. La velocidad de transmisión es lo suficientemente rápida como para que los cambios se produzcan instantes después de enviar la información. La aplicación Bluetooth Electronics, que detallaremos en el siguiente capítulo, es muy personalizable y nos permite elegir meticulosamente que caracteres enviar al microcontrolador. Esto es de gran utilidad, pues podemos fijar determinados caracteres para que sirvan como terminadores de cadena, previa configuración en el código del programa. El único inconveniente es la ocasional desconexión del módulo HC-06 con nuestro móvil, especialmente si lo bloqueamos o lo alejamos demasiado. Se ha notado también un gran consumo de batería, aunque podría ser debido a la aplicación móvil y no al módulo HC-06 en específico. 4 PROGRAMACIÓN DEL ROBOT on todos los componentes configurados y funcionando, estamos listos para diseñar el algoritmo que determine el funcionamiento de nuestro robot. Algunas funciones ya descritas en el capítulo anterior nos servirán ahora como base para crear nuestra función principal. Además, también detallaremos el funcionamiento de las interrupciones y como se integran con la función principal de nuestro robot. Podemos distinguir tres fases claramente diferenciables: 1. Tratamiento de la información: Debemos decidir qué información se le transmite al robot y programarlo para que éste sea capaz de interpretarla. El robot debe actuar en consecuencia a dicha orden siempre que esta no interfiera con determinadas órdenes anteriores. 2. Función principal: Con la información que hemos enviado, el robot tendrá un objetivo que cumplir. Esta parte engloba que acciones debe tomar el robot para llevar a cabo con éxito las órdenes que le han sido transmitidas. 3. Interrupciones: Mientras el robot esté desempeñando su función principal pueden surgir interrupciones que le obliguen a detener lo que está haciendo para corregir o manejar algún imprevisto. Éstos pueden ser provocados (recepción de nuevas órdenes) o no (el robot se sale de la línea negra). Todo el código de las funciones, interrupciones y configuración puede encontrarse íntegramente en los Anexos, siendo este capítulo un análisis detallado de dicho código. C Programación del Robot 50 50 4.1 Tratamiento de la Información Lo que define el comportamiento del robot es en gran parte las órdenes que nosotros le demos. Es información que se transmitirá desde nuestro dispositivo móvil al módulo HC-06 y de ahí al microcontrolador. Para ello, vamos a ayudarnos de dos aplicaciones muy útiles diseñadas para este tipo de proyectos de electrónica: BT Voice Control for Arduino y Bluetooth Electronics. Sin embargo, antes que nada, debemos definir las acciones que tomará nuestro robot en función de la información proporcionada. 4.1.1 Comandos y Órdenes El comportamiento del robot es relativamente sencillo. Su función es desplazarse de una estación a otra y detenerse si se topa con algún obstáculo. Somos nosotros los que le diremos a qué estación queremos que vaya, independientemente de donde se encuentre. Además, el robot debe ser capaz de desplazarse a dos velocidades y detenerse en cualquier punto del recorrido. Esto también lo determinaremos nosotros. Por lo tanto, al robot se le deben poder comunicar las siguientes acciones: • Desplazarse hasta la estación fucsia: la Recepción. • Desplazarse hasta la estación lima: Medicina General. • Desplazarse hasta la estación marrón: Oftalmología. • Desplazarse hasta la estación cyan: Neurología. • Desplazarse hasta la estación amarilla: Dermatología. • Desplazarse hasta la estación naranja: Pediatría. • Desplazarse hasta la estación verde: Alergología. • Desplazarse hasta la estación azul: Urgencias. • Aumentar la velocidad en caso de que este no vaya ya a la velocidad máxima. • Disminuir la velocidad, solo en caso de que vaya a la velocidad máxima. • Detenerse por completo. El único caso en el que el robot desobedecerá estas órdenes será cuando un obstáculo le bloquee el camino, lo que provocará su detención hasta que dicho obstáculo sea retirado. Mientras el robot esté obstaculizado no será posible enviarle nuevas órdenes. Además, en el trayecto de una estación a la siguiente se podrá modificar la velocidad del robot, pero no cambiar su destino. Es decir, si se ha fijado la estación naranja como su destino y a mitad del camino le ordenamos que vaya a la estación azul, el robot continuará hasta la estación naranja. Veamos ahora las aplicaciones que usaremos para enviarle los comandos al robot. 4.1.2 BT Voice Control for Arduino Aunque, como su nombre indica, esta aplicación ha sido diseñada para Arduino, es perfectamente compatible con el módulo HC-06 y nuestro proyecto. Su finalidad es muy sencilla: transcribir nuestros comandos de voz y mandar la información al dispositivo bluetooth conectada. Su interfaz es muy simple, pues consta de un botón circular que pulsaremos para empezar a hablar. Cuando hayamos terminado nuestro dictado, la aplicación reconocerá la voz automáticamente y la transcribirá a texto. Este texto se enviará al módulo HC-06 que a su vez enviará, carácter a carácter, al microcontrolador. 51 Figura 4-1. Interfaz de la aplicación BT Voice Control for Arduino. Al terminar de enviar la cadena, la aplicación también envía un único carácter ‘#’. El código identifica dicho carácter como el final de la sentencia e interpreta la información proporcionada. Los comandos de voz deben seguir las siguientes reglas: • Si queremos fijar un nuevo destino, se deberá decir el nombre de la especialidad médica (o recepción en su caso) claramente, pudiéndose acompañar de una frase sin problema. Por ejemplo: “Quisiera ir Oftalmología, por favor”. • Para aumentar la velocidad del robot, las palabras clave “deprisa” o “rápido” serán suficientes. Recordemos que la velocidad solo se puede aumentar si el robot se está desplazando a velocidad normal. Por ejemplo: “Más rápido” o “Deprisa, por favor”. • Para reducir la velocidad del robot, se usarán las palabras clave “lento” o “despacio”. El robot solo reducirá la velocidad si va por encima de la velocidad normal. Por ejemplo: “Más lento” o “Despacio”. • Para ordenar al robot que se detenga, se usarán las palabras clave “detente” o “para”. Una vez parado, el robot podrá reanudar su marcha con las palabras “vamos” o “sigue”. Si preferimos usar una interfaz visual a los comandos de voz, podemos utilizar la siguiente aplicación. 4.1.3 Bluetooth Electronics Esta aplicación ha sido específicamente desarrollada para su uso con los módulos bluetooth HC-05 y HC-06. Su contenido incluye una serie de paneles altamente personalizables que nos permiten seleccionar que caracteres se envían al microcontrolador. Figura 4-2. Ejemplo de panel configurable de la aplicación Bluetooth Electronics. Programación del Robot 52 52 Entre los posibles ítems que podemos añadir al panel se encuentran botones, interruptores, acelerómetros, indicadores visuales y barras deslizantes. Cada uno se puede personalizar para determinar que caracteres se envían al pulsarlos (en el caso de los botones) o a que valores se pueden ajustas (barras). Dado que el modo por defecto en nuestro robot será el de comunicación por voz (usando la app BT Voice for Arduino) debemos incorporar algún ítem que envíe una señal que habilite la interfaz y desactive los comandos por voz. Esto se hace para que no haya errores de lectura, ya que mientras que la aplicación por voz envía las cadenas de caracteres enteras, esta solo envía determinados caracteres, por lo que podrían llegar a mezclarse si ambas aplicaciones están activas al mismo tiempo. Dicho esto, nosotros utilizaremos los siguientes elementos: • 8 botones, cada uno para una de las 8 estaciones distintas. Se usarán para fijar el destino del robot. • Una barra deslizante (o slider) que se usará para controlar la velocidad del robot. Tendrá tres niveles, representando los estados de detención, velocidad normal y velocidad superior. • Un interruptor que, cuando esté activado, habilitará la interfaz táctil y desactivará los comandos. Para volver a usar los comandos de voz debe desactivarse el interruptor primero. Figura 4-3. Interfaz para control del robot. Cada elemento del panel envía las siguientes señales: • El botón de entrada envía una “e” cada vez que es pulsado. • El botón de medicina general envía una “m” cada vez que es pulsado. • El botón de oftalmología envía una “o” cada vez que es pulsado. • El botón de neurología envía una “n” cada vez que es pulsado. • El botón de dermatología envía una “d” cada vez que es pulsado. • El botón de pediatría envía una “p” cada vez que es pulsado. • El botón de alergología envía una “a” cada vez que es pulsado. • El botón de urgencias envía una “u” cada vez que es pulsado. • La barra deslizante enviará los valores “0”, “1” o “2” cuando se modifique su posición anterior. • El interruptor enviará el símbolo “+” cuando se encienda y “-” cuando se apague. Por supuesto, tanto esta aplicación como BT Voice Control necesitan que el móvil esté emparejado con el HC- 06 para funcionar. 53 4.1.4 Lectura e interpretación Como comentamos en el capítulo anterior, cada vez que detecte una nueva recepción de información tendrá lugar una interrupción que parará la función principal. Hemos nombrado a esta interrupción SCIA_RX_isr(). El procedimiento que sigue es el siguiente: 1. Pone a 1 la variable bandera flag_rx, que simboliza la entrada al microcontrolador de nueva información. 2. Se recogen en la variable de tipo vector de caracteres, buffer, el contenido del registro SCIRXBUF. Cada elemento del vector buffer es un carácter. 3. Se comprueba si el último carácter registrado es un ‘+’ o un ‘-’. a. Si es un ‘+’ se pone a 1 la variable modo, que es la que controla si se está usando los comandos de voz (cuando vale 0) o la interfaz táctil (cuando vale 1). Además, se reinicia el vector buffer con la función propia inicero(buffer), que escribe el valor 0 en todos los elementos del vector. b. Si es un ‘-’ se pone a 0 la variable modo. 4. Si modo tiene el valor 0 se comprueba si el último elemento es un ‘#’, en cuyo caso significaría el final de una cadena de caracteres transcrita de un comando de voz. Se pone a 1 la variable flag_rx0, simbolizando que la nueva información procede de un comando de voz. 5. Se limpia el registro de la línea de interrupción INT9. La tarea de la interrupción es confirmar la recepción de nuevos datos y, en caso afirmativo, discernir si provienen de comandos por voz o de la interfaz táctil. Activa una bandera que permite que se llame a la función lectura(buffer,*dest,*flag_rx0,*modo,*vel).La función tiene los siguientes argumentos: • buffer es el vector de caracteres que contiene la información transmitida por el HC-06. • *dest es un puntero a la variable entera dest, que nos indica el destino fijado para robot. Cuando haya un destino, el valor de la variable corresponderá a un entero entre 1 y 8, correspondiéndose cada uno con una de las 8 estaciones. Si la variable vale 0, significa que no hay ningún destino asignado y el robot deberá estar en reposo y a la espera de órdenes. • *flag_rx0 es un puntero a la variable del mismo nombre ya mencionada antes. Indica que se ha recibido una cadena de caracteres que proviene de comandos de voz. • *modo es un puntero a la variable modo, que indica si está activado el modo de comandos de voz o de interfaz táctil. • *vel es un puntero a la variable vel, que indica la velocidad del robot. Tomará el valor 0, 1 o 2, siendo estos detención, velocidad normal y velocidad superior respectivamente. Aunque esta función lectura se ejecuta en el bucle de la función principal, se explicará su contenido en este capítulo ya que es la encargada de interpretar la información proporcionada. Su procedimiento es tal que: 1. Se declaran las variables enteras d y v y se igualan a los valores de dest y vel, respectivamente. Esto se hace para evitar errores con el tratamiento de los punteros. 2. Ahora la función se divide en dos caminos diferentes dependiendo del modo de transmisión que esté activado. Para evitar confusiones usaremos la letra ‘a’ para designar al modo de control por voz y ‘b’ al modo de interfaz táctil. La división se realiza mediante el valor de la variable modo. 3. Si dest vale 0 (lo cual significa que no hay ningún destino asignado al robot), se procede de la siguiente manera: 5 RESULTADOS Y CONCLUSIONES uestro robot está montado y programado para cumplir con su función. En este capítulo analizaremos los resultados obtenido y sus posibles márgenes de mejora, así como ampliaciones adicionales que podrían ser de utilidad. 5.1 Pruebas del Robot El error más común que comete nuestro robot es confundir los colores de las estaciones. En concreto, la estación 8 Alergología, que corresponde al color verde oscuro. El sensor no es capaz de distinguir claramente entre ese color y el blanco del fondo. Como comentamos en el capítulo 3.4.3, la tonalidad de los colores registrados es más oscura que la real. Esta confusión causa paradas repentinas a lo largo del circuito cuando el destino es la estación de Alergología, ya que el robot cree que está sobre la estación cuando realmente es el fondo. En un principio se intentó ajustar los valores RGB para acotar aún más la franja válida para el verde, pero el error persistía. Ajustar la ganancia del sensor para aumentar la sensibilidad estaba fuera de la cuestión, pues provoca lecturas erráticas y una alta variación en los valores. La solución ha sido sustituir el color verde oscuro por el rojo. Ahora el sensor parece capaz de distinguirlo perfectamente de los demás y, más importante, del fondo. Figura 5-1. Circuito con estación de Alergología roja. El color de la estación 2 Medicina General, lima, también tendía a confundir al sensor. A menudo el robot pasaba de largo sin ni siquiera detectar dicho color. El problema se ha solucionado ajustando los valores RGB. En el ámbito del seguimiento de líneas, el funcionamiento es prácticamente perfecto, tanto a la velocidad normal como a la aumentada. Los sensores IR responden de inmediato, permitiendo al robot corregir su posición rápidamente en el caso de que se salga de la línea. Es posible que aumentando la anchura de los carriles del circuito se mejorara un poco la maniobrabilidad del robot, ya que a veces presenta giros o movimientos bruscos al estar ambos sensores continuamente al borde del carril. Sin embargo, esto no presenta un problema grave y el robot sigue desplazándose por el circuito perfectamente. N Resultados y Conclusiones 62 62 En un principio se planteó la posibilidad de añadir una velocidad adicional. Las pruebas concluyeron que el robot era todavía capaz de seguir la línea adecuadamente, pero el sensor RGB no era lo suficientemente rápido como para detectar las estaciones, por lo que fue descartada. Se pueden encontrar restos en el código de esta tercera velocidad, que no fue totalmente eliminada en caso de encontrar una solución. En cuanto al sensor de proximidad, su funcionamiento es también excelente. La detección de obstáculos se produce de manera eficaz y casi siempre a la distancia especificada (10 cm). A la velocidad superior el sensor detecta el obstáculo con un poco menos de margen, pero el robot se detiene sin llegar a chocar con él. No se hicieron pruebas a la tercera velocidad, pero creemos que la detección de los obstáculos hubiera seguido siendo posible, aunque quizás de manera un poco justa. Figura 5-2. El robot obstaculizado. Se ha detectado que, en muy escasas ocasiones, cuando el robot va a velocidad normal, los motores pueden quedarse pillados al no tener la suficiente fuerza como para mover la rueda. Esto por lo general empieza a ser más frecuente cuando las pilas pierden energía. En caso de ocurra, un simple toque con el dedo resuelve el problema y el motor vuelve a funcionar con normalidad. Afortunadamente, parece que la programación en flash no ha afectado al rendimiento ni potencia del robot. En otros proyectos nos hemos encontrado con problemas a la hora de cargar el problema en la memoria flash, ya sea por problemas de memoria o de potencia. Éste no es el caso en nuestro proyecto. 63 5.2 Conclusiones Parece que uno de los grandes limitadores de nuestro proyecto es el sensor RGB TCS34725. Su funcionamiento, aunque adecuado, dista mucho de ser perfecto. Se ha intentado configurarlo de diferentes maneras y ninguna nos ha convencido del todo, siendo la detección de los colores muy difusa y, a menudo, errónea. Aunque es suficiente como para distinguir algunas tonalidades de otras, dudo de su capacidad a la hora de integrarlo en proyectos donde identificar una mayor gama de colores sea fundamental. Por otra parte, el sensor de proximidad HC-SR04 nos ha sorprendido con su precisión y rapidez a la hora de medir distancias. Los sensores IR también funcionan perfectamente y hacen del guiado de un robot seguidor de líneas una tarea sencilla y cómoda. En cuanto a los modos de comunicación, se ha llegado a la conclusión de que la interfaz táctil de la app Bluetooth Electronics presenta un control más intuitivo e inmediato. Sin embargo, el control por voz también funciona muy bien y, aunque el robot tarde unos instantes más en responder, podría ser el preferido por algunos usuarios. De cualquier manera, ambos se integran perfectamente en el resultado final. Aunque el robot pueda parecer sencillo y su comportamiento diste de ser complejo, el proyecto ha supuesto una cantidad de trabajo considerable, ya que se ha tenido que investigar el funcionamiento de todos los componentes (información que no abunda en la red), probar sus distintas configuraciones y calibrarlos. Además, se ha logrado un diseño bastante compacto y ligero, en parte gracias al PCB que hemos diseñado nosotros mismos. Resultados y Conclusiones 64 64 5.3 Posibles Ampliaciones Las posibilidades de ampliación para nuestro robot son prácticamente infinitas. Podríamos mejorar aún más su funcionamiento o añadirle piezas de hardware que habiliten nuevas funcionalidades. Para empezar, el trabajo de los motores no es perfecto. Un mayor ajuste del periférico ePWM, unido a unos motores de mayor calidad, permitirían un movimiento más suave y preciso del robot. Cuando se produce un giro, una de las ruedas se para en seco, provocando deslizamiento. Esto podría arreglarse haciéndola girar levemente en sentido contrario, pero nuestros motores carecen de esa capacidad a velocidades tan pequeñas. Se podrían añadir un par de ruedas más para mejorar la maniobrabilidad. Requeriríamos de un nuevo driver para los dos motores adicionales y un nuevo ajuste del PWM. Podríamos incluso sustituir los motores de corriente continua por servomotores, que permitirían giros mucho más fluidos. Figura 5-3. Servomotor. Otra forma para detectar mejor las bifurcaciones y obtener movimientos más fluidos sería añadiendo múltiples sensores IR, colocados de forma que sean capaces de detectar los cambios del robot de manera más suave y precisa. Esta configuración mejoraría el giro del robot en las curvas de nuestro circuito, que son todas muy cerradas y de 90º. Mientras se detecte la línea funcionarán los tres sensores centrales, pero si hay una bifurcación brusca los sensores externos se activarán, y el control podrá efectuar un movimiento para adaptarse al tipo de pista. Figura 5-4. Configuración de robot seguidor de líneas con 5 sensores IR. Otra funcionalidad que se tenía en mente inicialmente era un sistema para que el robot monitorease a la persona que estuviera siendo guiada. Es decir, el robot comprobaba periódicamente que la persona supuestamente le sigue hasta el destino no se quedará atrás. Al principio, se planteó el uso del sensor de proximidad HC-SR04, pero finalmente el mismo se recicló para la detección de obstáculos, ya que la medida de la distancia no es demasiado precisa si no se realiza con superficies planas. En un uso real, el robot, de tamaño mayor, podría tener una especie de barra a la que agarrarse, asegurando la presencia de la persona en todo momento. Esto podría realizarse mediante un sensor táctil, o simplemente un sensor de temperatura. 65 Se llegó a adquirir un componente que habilitaría esta función: el sensor táctil capacitivo TTP223B. El funcionamiento sería sencillo, se conecta este sensor a la parte trasera del robot y, al ser tocado, se avisa de que la persona está presente. Figura 5-5. Sensor táctil capacitivo TTP223B. Sin embargo, la idea fue desechada por el inconveniente de mantener dicho sensor activado con la reducida escala de nuestro robot. Por último, se podría implementar un chip de sonido/altavoz que permita al robot avisar cuando llegue a su destino o si ocurre algún improvisto. Para ello, podría usarse un módulo de tarjeta SD (para guardar los archivos de audio) y un minialtavoz integrado en el robot. Mediante el uso del PWM se conseguiría la reproducción de sonido. La idea encaja con la propuesta de nuestro robot, ya que encontrarse con usuarios que agradecieran señales auditivas no sería extraña en una zona de hospitales. REFERENCIAS [1] Wikipedia, Automated Vehicle Robtos, Disponible en: https://en.wikipedia.org/wiki/Automated_guided_vehicle. [2] Revista de Robots, Vehículos AGV y AIV, los vehículos de guiado automático inteligentes, Disponible en: https://revistaderobots.com/robots-y-robotica/ [3] Lodamaster, AUTOMATED GUIDED VEHICLES, Disponible en: https://www.lodamaster.com/en/solutions/automated-guided-vehicles [4] Wikipedia, Guidance System, Disponible en: https://en.wikipedia.org/wiki/Guidance_system [5] Atria Innovation, AGVs, ¿Vehículos de Guiado Automático todavía no sabes lo que son?, Disponible en: https://www.atriainnovation.com/ [6] Wikipedia, Robot seguidor de líneas, Disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Robot_seguidor_de_l%C3%ADnea [7] Instructables, How to Make Line Follower Robot Using Arduino, Disponible en: https://www.instructables.com/id/Line-Follower-Robot-Using-Arduino-2/ [8] Wikipedia, Texas Instruments, Disponible en: https://en.wikipedia.org/wiki/Texas_Instruments [9] Robot Platform, Wheeled Robots, Disponible en: http://www.robotplatform.com/knowledge/Classification_of_Robots [10] Sven Böttcher, Principles of robot locomotion, Disponible en: http://www2.cs.siu.edu/~hexmoor/classes/CS404-S09/RobotLocomotion.pdf [11] Electric Bricks, Rueda loca, Disponible en: http://blog.electricbricks.com/2010/05/caster-wheel/ [12] Wikipedia, Puente H (electrónica), Disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Puente_H_(electr%C3%B3nica) [13] Wikipedia, Sensor infrarrojo, Disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Sensor_infrarrojo [14] Prometec, Los Sensores Infrarrojos, Disponible en: https://www.prometec.net/siguelineas-ir/ Referencias 68 68 [15] DYOR: Do Your Own Robot, Módulo TCRT5000 (seguilíneas), Disponible en: http://dyor.roboticafacil.es/seguilineas/ [16] Luis Llamas, DETECTOR DE LÍNEAS CON ARDUINO Y SENSOR TCRT5000L, Disponible en: https://www.luisllamas.es/arduino-detector-lineas-tcrt5000l/ [17] Adafruit, RGB Color Sensor with IR filter and White LED - TCS34725, Disponible en: https://www.adafruit.com/product/1334 [18] Luis Llamas, MEDIR VALORES RGB CON ARDUINO Y SENSOR DE COLOR TCS34725, Disponible en: https://www.luisllamas.es/arduino-sensor-color-rgb-tcs34725/ [19] Hardwarelibre, HC-SR04: todo sobre el sensor de ultrasonidos, Disponible en: https://www.hwlibre.com/hc-sr04/ [20] Luis Llamas, CONECTAR ARDUINO POR BLUETOOTH CON LOS MÓDULOS HC-05 Ó HC-06, Disponible en: https://www.luisllamas.es/conectar-arduino-por-bluetooth-con-los-modulos-hc-05-o-hc-06/ [21] Prometec, Módulo Bluetooth HC-06, Disponible en: https://www.prometec.net/bt-hc06/ [22] CDMX Electrónica, Módulo Bluetooth HC-06, Disponible en: https://cdmxelectronica.com/producto/modulo-bluetooth-hc-06/ [23] Altium Designer, Cómo crear un esquemático en Altium Designer: La jornada de mil PCBs, Disponible en: https://resources.altium.com/es/p/schematic-tutorial-altium-designer-journey-thousand-pcbs [24] Altium Designer, Interactive Routing, Disponible en: https://www.altium.com/documentation/altium-designer/interactive-routing-ad?version=18.1 [25] Manuel J. Bellido Díaz, Diseño y Fabricación de PCBs, Disponible en: https://www.dte.us.es/docencia/etsii/gii-ic/laboratorio-de-desarrollo-hardware/temas/Tema3DPCB [26] Manuel J. Bellido Díaz, Normas Básicas y Recomendaciones en el Diseño de PCBs, Disponible en: https://www.dte.us.es/docencia/etsii/gii-ic/laboratorio-de-desarrollo-hardware/temas/Tema5NormasPCB [27] TAOS Texas Advanced Optoelectronic Solutions, TCS3472 Color light-to-digital converter with IR filter. Disponible en: https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/TCS34725.pdf [28] Sparkfun, Ultrasonic Ranging Module HC - SR04, Disponible en: https://cdn.sparkfun.com/datasheets/Sensors/Proximity/HCSR04.pdf [29] Pololu Robotics & Electronics, DRV8835 Dual Motor Driver Kit for Raspberry Pi Disponible en: https://www.pololu.com/product/2753 69 [30] JLCPCB, PCB Prototype and PCB Fabrication Disponible en: https://jlcpcb.com/ [31] Texas Instruments, TMS320x2833x, 2823x System Control and Interrupts, Disponible en: https://www.ti.com/product/TMS320F28335 [32] Texas Instruments, TMS320F2833x, TMS320F2823x Digital Signal Controllers (DSCs) Disponible en: https://www.ti.com/product/TMS320F28335 [33] Texas Instruments, TMS320x2833x, 2823x Inter-Integrated Circuit (I2C) Disponible en: https://www.ti.com/product/TMS320F28335 Anexos 76 76 I2CA_Init(); // Inicialización módulo I2C (era necesaria la interrupción del Timer0) inicero(buffer,100); reposo(); while(1){ // Bucle de función principal distancia=midedistancia(&flag_echo); delay(60000); while (distancia<10.0 && distancia>1.0){ reposo(); distancia=midedistancia(&flag_echo); delay(60000); } estacion=obtenerRGB(&rojo, &azul, &verde); if (dest!=0)recorrido(dest, vel, estacion, &nointerrumpir); if (dest==estacion)dest=0; if (flag_rx!=0){ lectura(buffer, &dest, &flag_rx0, &modo, &i, &vel); flag_rx=0; } } } 77 III. Funciones Auxiliares a. Movimiento /********************************************************************/ /**************************** MOVIMIENTO ****************************/ /********************************************************************/ void reposo(void){ GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO15 = 1; GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO6 = 1; EPwm2Regs.CMPA.half.CMPA = EPwm2Regs.TBPRD*0.0; //iz EPwm6Regs.CMPA.half.CMPA = EPwm6Regs.TBPRD*0.0; //der } void avance1(void){ GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO15 = 1; GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO6 = 1; EPwm2Regs.CMPA.half.CMPA = 37500*0.3; //del iz EPwm6Regs.CMPA.half.CMPA = 37500*0.3; //tras iz } void avance2(void){ GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO15 = 1; GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO6 = 1; EPwm2Regs.CMPA.half.CMPA = 37500*0.5; //del iz EPwm6Regs.CMPA.half.CMPA = 37500*0.5; //tras iz } void izquierda1(void){ GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO15 = 1; GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO6 = 1; EPwm2Regs.CMPA.half.CMPA = 37500*0.4; //del der EPwm6Regs.CMPA.half.CMPA = 37500*0.0; // tras iz } void derecha1(void){ GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO15 = 1; GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO6 = 1; EPwm2Regs.CMPA.half.CMPA = 37500*0.0; //del iz EPwm6Regs.CMPA.half.CMPA = 37500*0.4; // tras iz } void izquierda2(void){ GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO15 = 1; GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO6 = 1; EPwm2Regs.CMPA.half.CMPA = 37500*0.6; //del der EPwm6Regs.CMPA.half.CMPA = 37500*0.0; // tras iz } void derecha2(void){ Anexos 78 78 GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO15 = 1; GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO6 = 1; EPwm2Regs.CMPA.half.CMPA = 37500*0.0; //del iz EPwm6Regs.CMPA.half.CMPA = 37500*0.6; // tras iz } void recorrido (int dest, int vel, int estacion, int *nointerrumpir){ int flag_izquierda=0; int flag_derecha=0; int flag_avance=0; int flag_llegada=0; switch (dest){ case 0: reposo(); case 1: switch(estacion){ case 1: flag_llegada=1; break; case 2: flag_izquierda=1; break; case 3: flag_avance=1; break; case 4: flag_izquierda=1; break; case 5: flag_avance=1; break; case 6: flag_derecha=1; break; case 7: flag_avance=1; break; case 8: flag_avance=1; break; case 0: flag_avance=1; break; } break; case 2: switch(estacion){ case 1: flag_izquierda=1; break; case 2: flag_llegada=1; break; case 3: flag_avance=1; break; case 4: flag_izquierda=1; break; case 5: flag_avance=1; break; case 6: flag_derecha=1; break; case 7: flag_avance=1; break; case 8: flag_avance=1; break; case 0: flag_avance=1; break; } break; case 3: switch(estacion){ case 1: flag_izquierda=1; break; case 2: flag_avance=1; break; case 3: flag_llegada=1; break; case 4: flag_izquierda=1; break; case 5: flag_derecha=1; break; case 6: flag_derecha=1; break; case 7: flag_avance=1; break; case 8: flag_avance=1; break; case 0: flag_avance=1; break; } break; case 4: switch(estacion){ case 1: flag_izquierda=1; break; case 2: flag_avance=1; break; case 3: flag_avance=1; break; 79 case 4: flag_llegada=1; break; case 5: flag_derecha=1; break; case 6: flag_derecha=1; break; case 7: flag_avance=1; break; case 8: flag_avance=1; break; case 0: flag_avance=1; break; } break; case 5: switch(estacion){ case 1: flag_avance=1; break; case 2: flag_avance=1; break; case 3: flag_avance=1; break; case 4: flag_derecha=1; break; case 5: flag_llegada=1; break; case 6: flag_derecha=1; break; case 7: flag_avance=1; break; case 8: flag_avance=1; break; case 0: flag_avance=1; break; } break; case 6: switch(estacion){ case 1: flag_izquierda=1; break; case 2: flag_avance=1; break; case 3: flag_avance=1; break; case 4: flag_derecha=1; break; case 5: flag_derecha=1; break; case 6: flag_llegada=1; break; case 7: flag_avance=1; break; case 8: flag_avance=1; break; case 0: flag_avance=1; break; } break; case 7: switch(estacion){ case 1: flag_izquierda=1; break; case 2: flag_avance=1; break; case 3: flag_avance=1; break; case 4: flag_derecha=1; break; case 5: flag_derecha=1; break; case 6: flag_avance=1; break; case 7: flag_llegada=1; break; case 8: flag_avance=1; break; case 0: flag_avance=1; break; } break; case 8 : switch(estacion){ case 1: flag_avance=1; break; case 2: flag_izquierda=1; break; case 3: flag_avance=1; break; case 4: flag_derecha=1; break; case 5: flag_avance=1; break; case 6: flag_avance=1; break; case 7: flag_avance=1; break; case 8: flag_llegada=1; break; case 0: flag_avance=1; break; } break; } Anexos 80 80 if (flag_llegada==1){ reposo(); } else if (flag_izquierda==1){ *nointerrumpir=1; switch(vel){ case 0: reposo(); break; case 1: izquierda1(); delay(10000); break; case 2: izquierda2(); delay(10000); break; case 3: izquierda3(); delay(10000); break; } *nointerrumpir=0; } else if (flag_derecha==1){ *nointerrumpir=1; switch(vel){ case 0: reposo(); break; case 1: derecha1(); delay(10000); break; case 2: derecha2(); delay(10000); break; case 3: derecha3(); delay(10000); break; } *nointerrumpir=0; } else if (flag_avance==1){ switch(vel){ case 0: reposo(); break; case 1: avance1(); break; case 2: avance2(); break; case 3: avance3(); break; } } } b. Sensor de Color /********************************************************************/ /**************************** SENSOR RGB ****************************/ /********************************************************************/ int obtenerRGB(float *rojo, float *azul, float *verde){ // Función que nos proporciona los valores RGB detectados por el TCS34725 int b=I2C_leer_dos_bytes(TCS34725_BDATAL); int g=I2C_leer_dos_bytes(TCS34725_GDATAL); int r=I2C_leer_dos_bytes(TCS34725_RDATAL); int c=I2C_leer_dos_bytes(TCS34725_CDATAL); *rojo = (float)r / c * 255.0; *verde = (float)g / c * 255.0; *azul = (float)b / c * 255.0; int estacion=0; if(*rojo>30 && *rojo<50 && *verde>95 && *verde<115 && *azul>115 && *azul<135){ estacion=4; //Celeste } else if(*rojo>140 && *rojo<160 && *verde>70 && *verde<90 && *azul>50 && *azul<70){ estacion=6; //Naranja } 81 else if(*rojo>45 && *rojo<65 && *verde>120 && *verde<140 && *azul>60 && *azul<80){ estacion=2; //Lima } else if(*rojo>90 && *rojo<110 && *verde>100 && *verde<120 && *azul>45 && *azul<65){ estacion=5; //Amarillo } else if(*rojo>100 && *rojo<120 && *verde>65 && *verde<80 && *azul>90 && *azul<105){ estacion=1; //Fucsia } else if(*rojo>50 && *rojo<70 && *verde>80 && *verde<95 && *azul>155 && *azul<170){ estacion=8; //Azul } else if(*rojo>85 && *rojo<95 && *verde>110 && *verde<120 && *azul>110 && *azul<120){ estacion=7; //Verde } else if(*rojo>105 && *rojo<120 && *verde>95 && *verde<110 && *azul>90 && *azul<105){ estacion=3; //Morado } else{ estacion=0; //No se registra ningún color } return estacion; } Uint16 I2C_leer_dos_bytes(Uint16 registro){ // Función que permite leer dos bytes del módulo I2C esclavo int valor; while (I2caRegs.I2CSTR.bit.BB == 1); // Aseguramos que el bus de datos esté libre I2caRegs.I2CSTR.bit.SCD = 1; // Esperamos a la señal de STOP while(I2caRegs.I2CMDR.bit.STP == 1); // Reiniciamos la señal de STOP //Primero tenemos que indicar que registro queremos leer I2caRegs.I2CCNT = 1; // Eviamos un byte I2caRegs.I2CMDR.all = 0x6620; // Configuramos el I2C como transmisor while(I2caRegs.I2CSTR.bit.XRDY == 0); // Aseguramos que el bus de datos esté vacío I2caRegs.I2CDXR = 0xA0 | registro; // Accedemos al registro que queremos leer while(!I2caRegs.I2CSTR.bit.ARDY); // Aseguramos que el registro está disponible I2caRegs.I2CCNT = 2; // Vamos a leer dos bytes I2caRegs.I2CMDR.all = 0x6C20; // Configuramos el I2C como receptor while(I2caRegs.I2CSTR.bit.RRDY == 0); // Esperamos a que el bus reciba información valor=I2caRegs.I2CDRR; // Copiamos los datos a I2CDRR (LSB) while(I2caRegs.I2CSTR.bit.RRDY == 0); // Esperamos a que el bus reciba información valor+=I2caRegs.I2CDRR << 8; // Copiamos los datos a I2CDRR (MSB) return(valor); } c. Sensor de Proximidad /******************************************************************************/ /**************************** SENSOR DE PROXIMIDAD ****************************/ /******************************************************************************/ float midedistancia(int *flag_echo){ Anexos 82 82 float tus=0; float ts=0; float distancia=0.0; GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO13 = 1; // Aseguramos que TRIGGER está desactivado delay(5); Timer2ECHO (&CpuTimer2); // Configuramos el Timer2 (lo usamos en la función delay) GpioDataRegs.GPASET.bit.GPIO13 = 1; // Activamos el TRIGGER delay(10); // Lo mantenemos 10 us GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO13 = 1; // Desactivamos el TRIGGER delay(10000); *flag_echo=0; tus = (0xffffffff - CpuTimer2Regs.TIM.all)/150; // Duración del flanco en us ts = tus / 1000000; // Duración del flanco en s distancia = 100*ts*340/2 ; // Distancia a obstáculo en cm return distancia; } void Timer2ECHO (struct CPUTIMER_VARS *Timer) // Configuración del timer para medida del ECHO { Uint32 temp; Timer->CPUFreqInMHz = 150; Timer->PeriodInUSec = 0xffffffff; // Período máximo que podemos aplicarle al TIMER temp = (long) (150*0xffffffff); Timer->RegsAddr->PRD.all = temp; // Set pre-scale counter to divide by 1 (SYSCLKOUT) Timer->RegsAddr->TPR.all = 0; Timer->RegsAddr->TPRH.all = 0; // Initialize timer control register // 1 = Stop timer, 0 = Start/Restart Timer Timer->RegsAddr->TCR.bit.TSS = 1; Timer->RegsAddr->TCR.bit.TRB = 1; // 1 = reload timer Timer->RegsAddr->TCR.bit.SOFT = 1; Timer->RegsAddr->TCR.bit.FREE = 1; // Timer Free Run // 0 = Disable/ 1 = Enable Timer Interrupt Timer->RegsAddr->TCR.bit.TIE = 0; // Desactivamos la interrupción, lo pararemos //manualmente // Reset interrupt counter Timer->InterruptCount = 0; } d. Lectura HC-06 /*********************************************************************************/ /*********************************** BLUETOOTH ***********************************/ /*********************************************************************************/ void lectura(char buffer[], int *dest, int *flag_rx0, int *modo, int *i, int *vel){ 83 int d=0; int v=0; d=*dest; v=*vel; if(*flag_rx0!=0){ if (d==0){ if (strstr(buffer,"entrada") != NULL || strstr(buffer,"recep") != NULL)d=1; else if (strstr(buffer,"gener") != NULL)d=2; else if (strstr(buffer,"oftal") != NULL)d=3; else if (strstr(buffer,"neur") != NULL)d=4; else if (strstr(buffer,"derma") != NULL)d=5; else if (strstr(buffer,"pedia") != NULL)d=6; else if (strstr(buffer,"alerg") != NULL)d=7; else if (strstr(buffer,"urgen") != NULL)d=8; } if (strstr(buffer,"para") != NULL || strstr(buffer,"detente") != NULL)v=0; else if (strstr(buffer,"sigue" ) != NULL || strstr(buffer,"vamos") != NULL)v=1; else if (strstr(buffer,"lento") != NULL || strstr(buffer,"despacio") != NULL){ if (v>1)v=v-1; } else if (strstr(buffer,"rápido") != NULL || strstr(buffer,"deprisa") != NULL){ if (v<3)v=v+1; } inicero(buffer,100); *flag_rx0=0; } if(*modo==1){ if (*dest==0){ if (buffer[*i-1] == 'e')d=1; else if (buffer[*i-1] == 'g')d=2; else if (buffer[*i-1] == 'o')d=3; else if (buffer[*i-1] == 'n')d=4; else if (buffer[*i-1] == 'd')d=5; else if (buffer[*i-1] == 'p')d=6; else if (buffer[*i-1] == 'a')d=7; else if (buffer[*i-1] == 'u')d=8; } if (buffer[*i-1] == '0')v=0; else if (buffer[*i-1] == '1')v=1; else if (buffer[*i-1] == '2')v=2; else if (buffer[*i-1] == '3')v=3; inicero(buffer,100); *i=0; } *dest=d; *vel=v; } e. Otros /*****************************************************************************/ /*********************************** OTROS ***********************************/ /*****************************************************************************/ // Función que rellena de 0s el buffer de datos de la comunicación SCI Anexos 84 84 void inicero(char buffer[],int size){ int j; for(j=0;j<size;j++){ buffer[j]=0; } } // Función que retrasa la ejecución de la siguiente línea en microsegundos void delay(long int us){ ConfigCpuTimer(&CpuTimer0,150,us); CpuTimer0Regs.TCR.bit.TSS = 0; while (CpuTimer0Regs.TCR.bit.TSS == 0){} } 85 IV. Interrupciones a. SCIA_RX_isr interrupt void SCIA_RX_isr(void) { if (SciaRegs.SCIRXST.bit.BRKDT == 1) { SciaRegs.SCICTL1.bit.SWRESET=0; SciaRegs.SCICTL1.bit.SWRESET=1; //Hold current state } else { flag_rx=1; buffer[i++] = SciaRegs.SCIRXBUF.bit.RXDT; if (buffer[i-1]=='+'){ modo=1; inicero(buffer,100); i=0; } if (buffer[i-1]=='-'){ modo=0; } if (modo==0) { if(buffer[i-1] == '#') { flag_rx0=1; i=0; } } } PieCtrlRegs.PIEACK.bit.ACK9 = 1; // Clear al registro PIEACK para la línea INT9 } b. Rectificar interrupt void rectificar(void){ if (dest!=0 && nointerrumpir==0){ if(GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIO11==1 && GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIO7==0){ // Desvío hacia // la izquierxa switch(vel){ case 0: reposo(); break; case 1: derecha1(); break; case 2: derecha2(); break; case 3: derecha3(); break; } while(GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIO7==0){ } switch(vel){ case 0: reposo(); break; case 1: avance1(); break; case 2: avance2(); break; case 3: avance3(); break; } }