本设计主要内容是：通过舵机实现扭动魔方，通过摄像头实现机器视觉，摄像头拍摄到魔方各个面的图片，单片机对摄像头信号解码、储存、分析图片，实现魔方的识别，与对魔方色块位置的跟踪，对色块位置提取颜色值后计算魔方各个面中各个色块的颜色，由于PAL信号是YUV格式，需要转换成RGB模式，以适应单片机接收数据，然而RGB不适合单片机来区分颜色，还需要转换到HSL颜色坐标系系才好分析颜色，识别出来颜色后在程序中虚拟一个与现实一模一样的魔方，然后在程序里面对虚拟的魔方求解，解算出最快的路径还原魔方后，通过PWM信号控制舵机旋转和夹持，来实现路径还原。彩色液晶屏幕可以实时显示魔方跟踪状态，以供演示和实时调试之用，另外，在旋转魔方的同时，每旋转一步魔方，液晶屏幕都会实时观察到虚拟魔方的状态，以方便程序调试，而不一定要等待舵机旋转魔方，可以节省不少调试时间； 由于同时需要显示和运算等操作，一片STM32难以满足需求，因此此次设计利用两片STM32单片机协同通信，以完成任务。

本设计的核心器件主要有：下位机部分为摄像头升压芯片LM2577、索尼3142+633 彩色CCD摄像头、摄像头信号解码芯片SAA7111AHZ、作为摄像头信号梳理芯片EPM570T100C5、主要控制单片机STM32F103VCT6、调试屏幕0.96’ 单色OLED、4个旋转舵机MG995、4个爪子舵机 POWER HD 1711MG；上位机部分为2.4’彩色液晶屏幕、主控单片机STM32F103VCT6、摄像头解码芯片SAA7111AH。

本设计中，单片机部分采用C语言编写，使用RealView MDK－ARM 编译，下载和调试；CPLD部分采用Verilog HDL语言编写，使用Quartus II 综合，仿真与下载。

在调试魔方机器人的时候，如果需要观察内存中变量的变化过程，和单步函数的每一句，观察函数是否有计算错误，就需要用到在线调试工具，而不能用单纯的仿真，因为仿真的数据只在电脑上模拟，但是实际上摄像头接收到的图象，串口收发的数据，在软件仿真是不可能存在的，因此一定要在线仿真才能测试结果是否如愿。

调试器使用的是SEGGER公司的 JLINK V8， 此款调试器支持两种模式：JTAG 和 SWD模式，其中JTAG模式是用的比较广泛，但占用IO口数量多，而且调试速度慢；SWD模式只需要2个IO口，而且接口速率达到10Mhz，因为板子布线比较密集，因此首选SWD模式，板上只留出2个SWD的IO口，接上JLINK V8后，在KEIL中点击debug 开始下载和调试程序。

在程序运行过程中，可以随时下断点，或者直接暂停程序，来观察内存中变量的变换，IO口的变换，能够单步进入函数，单步跳过函数，跳出函数等调试操作，大大提高了发现程序bug的速度，是开发程序必备的能力。