基于arm+linux的嵌入式探月小車

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文檔簡介

1、　　嵌入式探月小車作品設(shè)計(jì)報(bào)告　　廣東科貿(mào)職業(yè)學(xué)院信息工程系　　開發(fā)小組成員：黃文哲、歐信、楊毅英　　指導(dǎo)老師：滕泓虬、禹濤　　2011年5月　　目

2、錄　　1.原創(chuàng)性聲明1　　2.摘要2　　3.嵌入式探月小車系統(tǒng)方案3　　3.1概述3　　3.2系統(tǒng)方案3<

3、;/p>　　3.3嵌入式探月小車4　　3.4功能與指標(biāo)4　　4.探月小車硬件設(shè)計(jì)5　　4.1硬件框圖5　　4.2MINI2440開發(fā)板簡介5　　4.3主要I/O口說明6</

4、p>　　4.4直流電機(jī)驅(qū)動模塊7　　4.4.1電機(jī)驅(qū)動模塊實(shí)物圖7　　4.4.2L298N驅(qū)動原理圖8　　4.4.3H橋控制方案8　　4.5超聲波測距模塊(避障)9　　4.6無線通

5、訊模塊10　　4.7攝像頭模塊11　　5嵌入式探月車軟件設(shè)計(jì)11　　5.1軟件整體設(shè)計(jì)12　　5.2驅(qū)動程序設(shè)計(jì)12　　5.3添加MINI2440 GPIO LED燈支持12<p

6、>　　5.4電機(jī)控制子程序13　　5.5無線通訊子程序16　　5.6攝像頭控制程序17　　5.7Openwrt嵌入式系統(tǒng)的移植17　　5.8嵌入式小車的PC客戶端設(shè)計(jì)22　　6系統(tǒng)測試方案25<

7、/p>　　6.1直流電機(jī)驅(qū)動模塊（l298n）測試25　　6.2無線通信模塊測試26　　7創(chuàng)新性描述27　　8附錄1　　原創(chuàng)性聲明

8、　　參賽作品原創(chuàng)性聲明　　本人鄭重聲明：所呈交的參賽作品報(bào)告，是本人和隊(duì)友獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果，不侵犯任何第三方的知識產(chǎn)權(quán)或其他權(quán)利。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。　　參賽隊(duì)

9、員簽名：　　日期：年月日　　摘要　　探月小車實(shí)現(xiàn)了全方位自主移動及避障，行走中的圖像采集、無線數(shù)據(jù)傳輸。采用ARM處理器S3C2440作為主板控制器。選擇一種獨(dú)特的嵌入式LINUX發(fā)行版— OpenWrt作為操作系統(tǒng)。小車系統(tǒng)采用兩層

10、架構(gòu)，上層以S3C2440為核心，負(fù)責(zé)圖像采集，并將圖像通過wifi方式發(fā)送給PC機(jī)；下層以51單片機(jī)為核心，負(fù)責(zé)運(yùn)動控制，傳感器數(shù)據(jù)處理。　　兩層架構(gòu)在控制、用戶擴(kuò)展方面有明顯優(yōu)勢。下層單片機(jī)接口上可接多個(gè)擴(kuò)展模塊。選擇OpenWrt作為操作系統(tǒng)，也是作品的一個(gè)大膽創(chuàng)新之處。　　關(guān)鍵詞：ARM 嵌入式 linux S3C2440 OpenWrt 智能

11、wifi 攝像　　嵌入式探月小車系統(tǒng)方案　　概述　　近年來隨著人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,對移動機(jī)器人的研究越來越多。嵌入式探月小車實(shí)際上是一種移動機(jī)器人，它可實(shí)現(xiàn)多種不同功能，如探測險(xiǎn)情、巡視、圖像采集、定位、無線通信等。它還可以作為各種智能控制方法(包括動態(tài)

12、避障、路徑規(guī)劃、群體協(xié)作策略) 的良好載體，開展研究。　　系統(tǒng)方案　　“履帶式探月小車”采用兩層架構(gòu)。上層以ARM處理器S3C2440為核心，選用MINI2440開發(fā)板作為上層的主板，負(fù)責(zé)圖像采集，并將圖像通過wifi方式發(fā)送給遠(yuǎn)端的PC機(jī)。wifi無線通信是利用PC機(jī)與無線路由器搭配環(huán)境平臺共同實(shí)現(xiàn)的。</p

13、>　　下層是以51單片機(jī)為核心的單片機(jī)控制板，由作者手工焊接單片機(jī)芯片及外圍電路而成。下層負(fù)責(zé)小車運(yùn)動控制，傳感器數(shù)據(jù)處理。51單片機(jī)通過IO口輸出PWM信號控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)、停止、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)。單片機(jī)接口電路上掛接了1個(gè)超聲波測距模塊、1個(gè)人體紅外感應(yīng)模塊、1個(gè)步進(jìn)電機(jī)模塊。超聲波測距模塊用來實(shí)現(xiàn)小車避障。在探月小車的前端安裝了一個(gè)步進(jìn)電機(jī)，而超聲波測距模塊安置在步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，步進(jìn)電機(jī)不

14、停地來回轉(zhuǎn)動，隨之轉(zhuǎn)動，這樣用1個(gè)超聲波測距模塊就可實(shí)現(xiàn)多方位測距，大大減少了超聲波測距模塊的數(shù)量。　　小車主要由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)構(gòu)成。硬件系統(tǒng)主要包括：ARM處理器、單片機(jī)、外圍接口電路、外設(shè)、小車車體以及電源等，其中ARM處理器是上層的核心，51單片機(jī)是下層的核心；軟件包括：嵌入式LINUX操作系統(tǒng)、外設(shè)驅(qū)動程序、LINUX應(yīng)用程序以及單片機(jī)應(yīng)用程序等。我們并沒有選用平常的嵌入式LINUX

15、版本，而是另辟蹊徑，選用一種獨(dú)特的嵌入式LINUX發(fā)行版之— OpenWrt 作為操作系統(tǒng)。OpenWrt提供了一個(gè)完全可寫的文件系統(tǒng)及軟件包管理，它通過簡單易用的方式，極大地降低了嵌入式linux開發(fā)的門檻，它允許開發(fā)者使用軟件包的概念來定制嵌入式設(shè)備，簡化了嵌入軟件開發(fā)的工序。我們由于選擇了OpenWrt，在開發(fā)過程中，我們發(fā)現(xiàn)，定制linux的內(nèi)核變成了一件相當(dāng)容易的事情。　　探月小車的工

16、作流程為：車載傳感器模塊實(shí)時(shí)采集周圍環(huán)境信息，將此數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)叫≤嚳刂葡到y(tǒng)中，單片機(jī)通過數(shù)據(jù)分析獲取有效數(shù)據(jù)，從而獲知小車與障礙物的相對位置，然后根據(jù)此位置信息產(chǎn)生控制信號，單片機(jī)會產(chǎn)生PWM信號控制直流電機(jī)來控制小車轉(zhuǎn)向，從而達(dá)到小車自主“行走”的目的。下層的單片機(jī)與上層的ARM處理器通過串口來通信，ARM主板可將下層單片機(jī)控制板的工作數(shù)據(jù)通過無線wifi的方式傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的PC機(jī)。ARM主板平時(shí)不間斷地將USB攝像頭采集的清晰現(xiàn)場圖

17、片發(fā)給PC機(jī)。　　嵌入式探月小車　　功能與指標(biāo)　　探月小車的功能特點(diǎn)：　　小車直線行走和轉(zhuǎn)彎行走　　履帶式小車，履帶底盤長180mm,寬135mm，高58

18、mm，可成功越障30~40mm，爬坡能力：40度　　USB攝像頭圖像采集　　無線圖像傳輸，可達(dá)每秒15幀　　超聲波測距及避障，最大測距80CM　　攝像頭帶云臺，轉(zhuǎn)動范圍360度　　主板采用S3C2440處理芯片，系統(tǒng)主頻穩(wěn)定400

19、MHz，可以輕松應(yīng)對視頻采集，視頻處理，無線傳輸，聯(lián)網(wǎng)和語音控制等功能。　　可擴(kuò)展能力強(qiáng)：多種傳感器模塊，并支持傳感器擴(kuò)展　　Linux操作系統(tǒng)支持，可擴(kuò)展高級網(wǎng)絡(luò)和圖形應(yīng)用　　通過WebUI的方式對小車上的嵌入式linux系統(tǒng)進(jìn)行配置　　探月小車硬件設(shè)

20、計(jì)　　硬件框圖　　MINI2440開發(fā)板簡介　　MINI2440開發(fā)板基于三星S3C2440芯片，如下圖所示：　　主要接口說明：　　電

21、源接口：輸入電壓不能大于7伏電壓，標(biāo)準(zhǔn)電源試配器為5伏。　　音頻接口：紅色為音頻輸入接口，另一個(gè)為音頻輸出接口。　　USB接口：主要用于傳輸數(shù)據(jù)。　　串口接口：串口接口主要是它能使PC機(jī)和開發(fā)板直接進(jìn)行交換操作和數(shù)據(jù)傳送，完成調(diào)試。SB　　網(wǎng)卡接口：在啟動操作系統(tǒng)后，接上

22、無線網(wǎng)卡，就可以對小車發(fā)送無線信號。　　J tag接口：J tag接口主要作用是當(dāng)Nand Flash或 Nor Flash 中沒有bootloader時(shí)，使用J tag接口進(jìn)行燒寫。　　主要I/O口說明　　主控芯片為三星S3C2440芯片，如圖：&l

23、t;p>　　主要用到的I/O口包括：　　1. 用COM2 IO與單片機(jī)通訊。　　2. 用GPIO nLED＿1、nLED＿2、nLED＿3、nLED＿4　　來顯示當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài).　　直流電機(jī)驅(qū)動模塊&l

24、t;p>　　電機(jī)驅(qū)動模塊實(shí)物圖　　驅(qū)動板主要采用了L298N芯片，它具有帶載能力強(qiáng)的特點(diǎn)。　　L298N驅(qū)動原理圖　　驅(qū)動電路芯片外圍電路主要用由二極管構(gòu)成的電橋電路，兩組電機(jī)　　并聯(lián)而成。

25、　　H橋控制方案 　　小車通過采用L298N芯片可以達(dá)到目的，整體控制方案如圖　　電機(jī)共有四4路PWM輸出分別作為左右輪的驅(qū)動，而通過兩路PWM輸出可控制一個(gè)電機(jī)，兩電機(jī)為并聯(lián)即可。　　當(dāng)使能信號 ENABLE 為高時(shí) 輸出才隨輸入變

26、化，否則為高阻態(tài)，所以焊接時(shí)，ENABLE及VS均接VCC。　　具體驅(qū)動過程為：　　通過編程由控制芯片經(jīng)PWM發(fā)出驅(qū)動信號，PWM輸出作為L298N的輸入，經(jīng)L298N轉(zhuǎn)換輸出控制信號使電機(jī)轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的驅(qū)動。　　PWM輸出信號的高低則可以控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)占空比大

27、時(shí)，轉(zhuǎn)速高，占空比小時(shí)，轉(zhuǎn)速低，所以當(dāng)PWM信號輸出占空比為0時(shí)可控制電機(jī)的停止。　　當(dāng)左輪停止，右輪轉(zhuǎn)時(shí)，小車左轉(zhuǎn)。當(dāng)右輪停止，左輪轉(zhuǎn)動時(shí)，小車右轉(zhuǎn)。而兩路PWM輸出的正負(fù)順序轉(zhuǎn)換則可控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制小車的前進(jìn)和后退。　　超聲波測距模塊(避障)　　基本工作原理：

28、　?。?）采用IO口TRIG觸發(fā)測距，給至少10us的高電平信號；　?。?）模塊自動發(fā)送8個(gè)40khz的方波，自動檢測是否有信號返回；　?。?）有信號返回，通過IO口ECHO輸出一個(gè)高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。測試距離=（高電平時(shí)間*聲速（340M/S））/2；&

29、lt;p>　　與單片機(jī)連接如右圖接線，VCC供5V電源，GND為地,TRIG(接單片機(jī)P1^0）觸發(fā)控制信號輸入，ECHO（接單片機(jī)P1^1）回響信號輸出等四支線。　　無線通訊模塊　　通過無線網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)的傳輸。　　上圖是我們在小車上使用的無線網(wǎng)卡模塊。</p

30、>　　下面是他的具體參數(shù):　　主芯片:RealTek RTL8187L　　網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn) IEEE 802.11g、IEEE 802.11b 數(shù)據(jù)傳輸率 54、48、36、24、18、12、11、9、6、5.5、2、1Mbps 有

31、效工作距離室內(nèi)最遠(yuǎn)100米、外最遠(yuǎn)300米(環(huán)境而異) 頻率范圍 2.4-2.4835GHz 信道數(shù) 13 調(diào)制方式 OFDM、DBPSK、DQPSK、CCK

32、支持網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 CSMA/CA with ACK 傳輸方式直接序列擴(kuò)頻 (DSSS) 靈敏度 54:-68dBm@10%PER、11M:-85dBm@8% PER、6M:-88dBm@10% PER、1M:-90dBm@8% PER、256K:-105dBm@8% PER(典型值)

33、60; 天線天線增益 5dBi 總線接口 USB.　　在Openwrt里面對該網(wǎng)卡的支持也非常簡單。　　只需要選擇上對應(yīng)的驅(qū)動就可以。 <

34、;p>　　攝像頭模塊　　攝像頭的安裝位置對小車的性能有很大的影響，主要體現(xiàn)在圖像采樣效果和對小車重心的影響兩個(gè)方面。安裝的低了，易導(dǎo)致視野不夠廣闊，影響尋線的有效范圍；安裝得高了，指引線在圖像坐標(biāo)上會變得過窄而無法被檢測到。若安裝的太高，系統(tǒng)會因重心抬高而穩(wěn)定性變差。若安裝太靠前，則小車的重心會前移，進(jìn)而在前行的過程中容易出現(xiàn)“點(diǎn)頭”的不穩(wěn)定情況，重

35、心前移也易導(dǎo)致驅(qū)動輪即后輪對地的壓力減小，容易出現(xiàn)驅(qū)動力不足或者打滑的現(xiàn)象。安裝位置合適的一個(gè)原則就是：攝像頭的安裝，首先必須滿足頭像采樣效果的需要。控制策略簡單，則所需的拍攝范圍就可較?。环粗呗詮?fù)雜，需獲得的賽道信息較多，則拍攝范圍應(yīng)大一些。其次，攝像頭的安裝對小車重心的影響不能導(dǎo)致小車出現(xiàn)運(yùn)動不穩(wěn)定的現(xiàn)象。 　　另外，在Openwrt對該攝像頭的支持只需要選擇上下面kmod-video-c

36、ore. kmod-video-gspca-core. kmod-video-gspca-zc3xx. kmod-usb-video.內(nèi)核模塊。　　嵌入式探月車軟件設(shè)計(jì)　　軟件部分是小車的智能化的體現(xiàn)，它控制小車所有的運(yùn)行狀態(tài)。　　程序在Kubuntu CodeBlock IDE進(jìn)行編寫，用Openwrt編譯出來

37、的ARM eabi交叉編譯工具編譯，在經(jīng)過終端Sercurt-CRT通過串行口向小車燒入交叉編譯后的程序以及系統(tǒng)。　　應(yīng)用軟件控制小車的避障、攝像、發(fā)送視頻等行為。　　此外，在主機(jī)端用vsftp軟件架設(shè)FTP服務(wù)器，并通過802.11.g（RTL8187）無線網(wǎng)卡建立無線局域網(wǎng)。　　這樣，小車就可以接收控制到達(dá)指

38、定地點(diǎn)拍照并發(fā)送圖片，而PC機(jī)端就可以接收通過wifi傳送過來的圖片。　　軟件整體設(shè)計(jì)　　“探月車”軟件部分整體設(shè)計(jì)如下圖所示：　　驅(qū)動程序設(shè)計(jì)　　驅(qū)動程序利用MINI2440開發(fā)板提供的例程進(jìn)行

39、改寫，并編譯進(jìn)內(nèi)核。　　添加MINI2440 GPIO LED燈支持　　通過參考MINI2440電路圖，得知LED連接GPIO引腳：　　LED1 GPIO5　　LED1 GPIO6　　LED1 GPIO7&

40、lt;p>　　LED1 GPIO8　　主要代碼 :　　//LED　　static struct gpio_led mini2440_led_pins[] = {　　{<

41、;/b>　　.name= "LED1",　　.gpio= S3C2410_GPB(5),　　.active_low= true,　　},

42、　{　　.name= "LED2",　　.gpio= S3C2410_GPB(6) ,　　.active_low= true,　　},<

43、b>　　{　　.name= "LED3",　　.gpio= S3C2410_GPB(7),　　.active_low= true,　　},

44、;　　{　　.name= "LED4",　　.gpio= S3C2410_GPB(8),　　.active_low= true,　　},<

45、;p>　　};　　static struct gpio_led_platform_data mini2440_led_data = {　　.num_leds= ARRAY_SIZE(mini2440_led_pins),　　.leds= mini2440_le

46、d_pins,　　};　　static struct platform_device mini2440_leds = {　　.name= "leds-gpio",　　.id= -1,

47、　　.dev.platform_data= &mini2440_led_data,　　};　　//GPIO resource　　static struct resource gpiodev_resource = {<

48、;p>　　.start= 0xFFFFFFFF,　　};　　}　　電機(jī)控制子程序　　基本代碼如下：</

49、p>　　Motor.c //電機(jī)控制　　#include<reg52.h>　　sbit StepMotor1One=P2^0; //步進(jìn)電機(jī)1第一相　　sbit StepMotor1Two=P2^1; //步進(jìn)電機(jī)1第二相<

50、;p>　　sbit StepMotor1Three=P2^2; //步進(jìn)電機(jī)1第三相　　sbit StepMotor1Four=P2^3; //步進(jìn)電機(jī)1第四相　　sbit MotorLeft1=P1^2; //直流電機(jī)　　sbit MotorLeft2=P1^3;<

51、;p>　　sbit MotorRight1=P1^4;　　sbit MotorRight2=P1^5;　　sbit MotorLeftEn=P1^6; //直流電機(jī)使能　　sbit MotorRightEn=P1^7;　　void delay(unsigned i

52、nt s) //延時(shí)函數(shù)　　{　　while(s--);　　}　　void Motor(unsigned char a,unsigned char b,unsigned char c)

53、//主電機(jī)控制函數(shù)　　{　　unsigned char z=0;　　switch(a)　　{　　case '

54、1': //進(jìn)入左右電機(jī)控制　　MotorLeftEn=1;　　MotorRightEn=1;　　if(b=='1') //左驅(qū)電機(jī)　　{<

55、;p>　　if(c=='1')　　{　　MotorLeft1=1; //左驅(qū)正轉(zhuǎn)　　MotorLeft2=0;　　}　　else

56、 if(c=='2')　　{　　MotorLeft1=0; //左驅(qū)反轉(zhuǎn)　　MotorLeft2=1;　　}　　el

57、se　　{　　MotorLeft1=1;//停　　MotorLeft2=1;　　}　　}&l

58、t;/p>　　else if(b=='2') //右驅(qū)電機(jī)　　{　　if(c=='1')////右驅(qū)正轉(zhuǎn)　　{　　MotorRi

59、ght1=0;　　MotorRight2=1;　　}　　else　　if(c=='2')//右驅(qū)反轉(zhuǎn)　　{<

60、/b>　　MotorRight1=1;　　MotorRight2=0;　　}　　else　　{</p&

61、gt;　　MotorRight1=1;//停　　MotorRight2=1;　　}　　}　　break;&l

62、t;p>　　case '2': //進(jìn)入步進(jìn)電機(jī)控制　　P2=0xFF;　　if(b=='1') //StepMotor1　　{

63、　　if(c=='1') 　　{　　z=135;　　while(z)　　{

64、　　z--;　　StepMotor1One=0;　　delay(300);　　StepMotor1One=1;　　StepMotor1Two=0;

65、　　delay(300);　　StepMotor1Two=1;　　StepMotor1Three=0;　　delay(300);　　StepMotor1Three=1;　　StepMotor1Four=0;

66、　　delay(300);　　StepMotor1Four=1;　　}　　}　　if(c=='2')

67、　{　　z=135;　　while(z)　　{　　z--;

68、　　StepMotor1Four=0;　　delay(300);　　StepMotor1Four=1;　　StepMotor1Three=0; 　　delay(300);　　StepMotor1Three=1;

69、;　　StepMotor1Two=0;　　delay(300);　　StepMotor1Two=1;　　StepMotor1One=0;　　delay(300);　　StepMotor1One=1;</

70、p>　　}　　}　　}　　P2=0xFF;　　break;</b&g

71、t;　　default :break;　　}　　}　　無線通訊子程序　　此部分內(nèi)容為Linux下socket編程，

72、為客戶端提供遠(yuǎn)程控制支持,部分代碼如下：　　int sendstring(char *addr,int port,char *sendchar)　　{　　struct sockaddr_in s_addr;　　int

73、 sock;　　int addr_len;　　int len,i;　　if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) == -1) {　　perror("no socket");</p&

74、gt;　　exit(errno);　　}　　else　　printf("create socket.\n\r");　　s_addr.sin_family

75、= AF_INET;　　if (port)　　s_addr.sin_port = htons(port);　　else　　s_addr.sin_port = htons(10001);</p

76、>　　if (*addr)　　s_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(addr);　　else {　　printf("Send a message must have a receiver!\n")

77、;　　exit(0);　　}　　addr_len = sizeof(s_addr);　　len = -1;　　for

78、 (i = 0;i<4;i++) {　　if(len < 0)len = sendto(sock,sendchar, strlen(sendchar), 0,(struct sockaddr *) &s_addr, addr_len); 　　else {printf("send success!");return

79、0;}　　}　　printf("send error!");　　return 0;　　攝像頭控制程序<p&g

80、t;　　攝像頭控制軟件mjpg-streamer由Openwrt以軟件包形式提供。　　通過端口8080輸出為mjpeg格式的圖像。　　Openwrt嵌入式系統(tǒng)的移植　　我們需要通過MINI2440使小車實(shí)現(xiàn)下面的功能：驅(qū)動并控制攝像頭，通過串口控制硬件層的C51單片機(jī)，驅(qū)動無線網(wǎng)卡并連接，運(yùn)行服務(wù)端，提供UI界面

81、。而實(shí)現(xiàn)以上的功能，我們需要首先構(gòu)建一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)。經(jīng)過反復(fù)地討論研究，我們決定在MINI2440移植Openwrt，因?yàn)樗梢源蠓葴p少我們的開發(fā)周期。　　OpenWrt它是一個(gè)開源的用于各種無線路由及嵌入式設(shè)備的linux發(fā)行版。它可以實(shí)現(xiàn)與另外一個(gè)著名的固件DD-WRT相類似的功能。　　OpenWrt提供了一個(gè)完全可寫文件系統(tǒng)及軟件包管理，它通

82、過簡單易用的方式，最大限度地降低了嵌入式linux開發(fā)的門檻，它允許使用軟件包的概念來定制嵌入式設(shè)備，這使得它能適用于絕大多數(shù)應(yīng)用并實(shí)現(xiàn)更多的功能。對于開發(fā)人員，OpenWrt提供簡單易用的環(huán)境框架來構(gòu)建應(yīng)用程序。　　Openwrt主頁:http://www.openwrt.org　　經(jīng)過一個(gè)星期的，如果我們使用openwrt，就可以大幅度減沙開發(fā)以及移

83、植時(shí)間，調(diào)試也非常方便。最終，花費(fèi)了將近一個(gè)星期成功在mini2440上運(yùn)行了openwrt。具體請參考我們的openwrt移植文檔。　　Openwrt的編譯很簡單，我們只需要獲取到我們所需要的源碼并進(jìn)行簡單的配置，執(zhí)行make就可以編譯了。　　編譯完成后的Openwrt效果圖：　　Openwrt LuCi的控制

84、界面:　　嵌入式小車的PC客戶端設(shè)計(jì)　　1. 客戶端程序大致分成四大部分：初始化，顯示，更新，連接　　2. 程序樹　　界面預(yù)覽圖（注：未連接目標(biāo)）。　　完成后的JAVA客戶端

85、;　　系統(tǒng)測試方案　　系統(tǒng)采用先分塊測試，然后再整體測試的方案。先分塊測試直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、超聲波測距、串口通信、嵌入式系統(tǒng)移植、無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)饶K，然后再整體測試系統(tǒng)性能。采用直接由單片機(jī)控制和上位機(jī)通過無線數(shù)據(jù)傳輸控制等多種情況進(jìn)行測試。下面是具體的兩個(gè)模塊的測試方案。　　直流電機(jī)驅(qū)動模塊

86、（l298n）測試　　1. 被測模塊簡介　　通過對直流電機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)小車前進(jìn)后退左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)等動作，主要是控制速度與轉(zhuǎn)彎角度等指標(biāo)。　　2. 測試目的　　通過兩路PWM波控制兩個(gè)直流電機(jī)速度，用單片機(jī)

87、4個(gè)IO口控制兩個(gè)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)向，從而控制小車前進(jìn)和后退和轉(zhuǎn)彎。　　3. 測試方法及步驟　　通過在兩電機(jī)上安裝霍耳測速傳感器，從而得到電機(jī)的轉(zhuǎn)速參數(shù)；　　調(diào)節(jié)PWM的占空比從而調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速；　　在不同環(huán)境下測試得出兩電機(jī)轉(zhuǎn)速之差與小車旋轉(zhuǎn)角度的關(guān)系；

88、　　4. 測試環(huán)境和工具　　測試工具：　　軟件：Keil 、stc單片機(jī)isp下載軟件　　硬件：車載stc89c52單片機(jī)的小車一部、下載器一個(gè)、霍耳測速傳感器二個(gè)、尺子一套。　　測試環(huán)境：&

89、lt;/b>　　水泥地板、平滑地面、草地、沙地等。　　5. 測試表格　　6. 測試結(jié)論　　小車在不同環(huán)境下相同運(yùn)行參數(shù)下，水泥地板效果最理想，沙地最不理想。PWM的占空比與轉(zhuǎn)速之差的關(guān)系是：

90、大概占空比每差10%，轉(zhuǎn)速10s內(nèi)大概差1轉(zhuǎn)。　　無線通信模塊測試　　1. 被測模塊簡介　　主芯片:RealTek RTL8187L　　網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn) IEEE 802.11b/g

91、數(shù)據(jù)傳輸率 54、48、36、24、18、12、11、9、6、5.5、2、1Mbps 有效工作距離室內(nèi)最遠(yuǎn)100米、外最遠(yuǎn)300米(環(huán)境而異) 頻率范圍 2.4-2.4835GHz 信道數(shù) 13

92、; 調(diào)制方式 OFDM、DBPSK、DQPSK、CCK 支持網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 CSMA/CA with ACK 傳輸方式直接序列擴(kuò)頻 (DSSS) 靈敏度 54:-68dBm@10%PER、

93、11M:-85dBm@8% PER、6M:-88dBm@10% PER、1M:-90dBm@8% PER、256K:-105dBm@8% PER(典型值) 天線天線增益 5dBi 2. 測試目的　　測試網(wǎng)絡(luò)通信的信號強(qiáng)度及其效率.　　3. 測試方法

94、及步驟　　通過無線網(wǎng)卡的控制工具，檢查測試無線模塊在MINI2440的信號強(qiáng)度跟質(zhì)量，從而得網(wǎng)絡(luò)連通的速率跟質(zhì)量；　　在不同環(huán)境下測試得出無線模塊傳輸信號強(qiáng)度與傳輸距離之前的關(guān)系；　　4. 測試環(huán)境和工具　　測試工具：</p&g

95、t;　　軟件：wireles-stools　　硬件：無線模塊，無線接入點(diǎn)。　　測試環(huán)境：教室，宿舍操場空地。　　5. 測試表格　　6. 測試結(jié)論<

96、;p>　　在距離5到30米左右無障礙物左右的為較理想通訊距離，連接信號以及連接速率都符合正常通訊的需要。　　創(chuàng)新性描述　　本設(shè)計(jì)上層通過MINI2440使小車實(shí)現(xiàn)下面的功能：驅(qū)動并控制攝像頭，通過串口控制硬件層的C51單片機(jī)，驅(qū)動無線網(wǎng)卡并連接，運(yùn)行服務(wù)端，提供UI界面。這樣實(shí)際上實(shí)現(xiàn)了雙重控制，既可以通過底層

97、STC89C52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)小車的運(yùn)動控制，也可以在上層通過無線通訊傳回圖像，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。本設(shè)計(jì)可以用于可以科學(xué)探測、消防排險(xiǎn)等多種特殊作業(yè)場合，有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。　　本設(shè)計(jì)具有以下創(chuàng)新和特點(diǎn)：　?。?）使用MINI2440開發(fā)板，比較適合運(yùn)動小車等現(xiàn)場控制領(lǐng)域。　　（2）在MINI2440移植Openwrt

98、，大幅度減少我們的開發(fā)周期，大大提高了開發(fā)效率。　?。?）采用B/S架構(gòu)，通過無線數(shù)據(jù)傳輸，在服務(wù)端即可通過實(shí)時(shí)傳回的視頻圖像，監(jiān)控小車實(shí)際運(yùn)行情況。在遇到意外情況時(shí)，可以遠(yuǎn)程控制小車。在服務(wù)器端發(fā)送命令操控小車恢復(fù)正常運(yùn)行，從而增加了系統(tǒng)的可靠性。　?。?）模塊化設(shè)計(jì)，分工完成各個(gè)模塊，最終進(jìn)行整合調(diào)試，加快了項(xiàng)目開發(fā)進(jìn)度。&l

99、t;p>　　（5）系統(tǒng)完整性強(qiáng)，從PC上位機(jī)軟件、嵌入式操作系統(tǒng)搭建、各模塊驅(qū)動到底層小車控制等的實(shí)現(xiàn)，使整個(gè)作品設(shè)計(jì)有較好的完整度。　　附錄 　　附錄1 無線小車服務(wù)端程序　　/********************************************

100、***********************　　; 程序名稱: 無線小車服務(wù)端程序　　; 文件名: server.c　　; 作者: lintel　　; 參考: 基于TCP服務(wù)器的例子　　; <

101、;Linux下C程序開發(fā)詳解>283頁　　*******************************************************************/　　#include <sys/types.h>　　#include <sys/socket.h><

102、/p>　　#include <netinet/in.h>　　#include <arpa/inet.h>　　#include <netdb.h>　　#include <stdio.h>　　#inc

103、lude <unistd.h> 　　#include <fcntl.h>　　#include <string.h>　　#include <termios.h>　　#include <stdio.h></p&

104、gt;　　#include <unistd.h>　　#include <fcntl.h>　　#include <sys/signal.h>　　#include <sys/types.h>　　#defin

105、e PORT 1500　　#define MAX 10　　#define SUCCESS 0　　#define ERROR 1　　/*******************************************************************&

106、lt;/p>　　命令列表:　　5前　　2后　　1左　　3右<

107、/b>　　4步進(jìn)左　　6步進(jìn)右　　0停　　8測距　　9返回（斷

108、續(xù)運(yùn)行）　　;*******************************************************************/　　int speed_arr[] = {B38400, B19200, B9600, B4800, B2400, B1200, B300,　　B38400, B1

109、9200, B9600, B4800, B2400, B1200, B300, };　　int name_arr[] = {38400, 19200, 9600, 4800, 2400, 1200, 300, 38400, 　　19200, 9600, 4800, 2400, 1200, 300, };　　voi

110、d set_speed(int fd, int speed){　　int i; 　　int status; 　　struct termios Opt;　　tcgetattr(fd, &Opt);

111、;　　for ( i= 0; i < sizeof(speed_arr) / sizeof(int); i++) { 　　if (speed == name_arr[i]) { 　　tcflush(fd, TCIOFLUSH); 　　cfsetispeed(&O

112、pt, speed_arr[i]); 　　cfsetospeed(&Opt, speed_arr[i]); 　　status = tcsetattr(fd, TCSANOW, &Opt); 　　if (status != 0) { 　　perro

113、r("tcsetattr fd1"); 　　return; 　　} 　　tcflush(fd,TCIOFLUSH); 　　} <

114、p>　　}　　}　　int main(void)　　{　　int sockfd,newsockfd,is_connected[MAX],fd,ser_f

115、d,result1;　　struct sockaddr_in addr;　　int addr_len = sizeof(struct sockaddr_in);　　fd_set myreadfds;　　char msgbuffer[256];<

116、;p>　　char msg[] ="Welcome to Car_serv.\n";　　ser_fd = open("/dev/s3c2410_serial1", O_WRONLY); //打開串口　　if (ser_fd < 0) 　　{ &

117、lt;/b>　　printf("無法打開串口.\n"); 　　}　　else　　{　　se

118、t_speed(ser_fd,9600);/*設(shè)置波特率*/　　//result1 = write(ser_fd, "0", 1); //打開成功，向串口發(fā)送命令 ‘0’ 即停止　　write(ser_fd, "0", 1); //打開成功，向串口發(fā)送命令 ‘5’ 即停止

119、　　}　　if ((sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))<0)　　{　　perror("socket");

120、exit(1);　　}　　else　　{　　printf("socket已連接 .\n");&

121、lt;p>　　printf("socked id: %d \n",sockfd);　　}　　bzero(&addr,sizeof(addr));　　addr.sin_family =AF_INET;

122、　addr.sin_port = htons(PORT);　　addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);　　if(bind(sockfd,&addr,sizeof(addr))<0)　　{<p

123、>　　perror("connect");　　exit(1);　　}　　else　　{<

124、/p>　　printf("已連接.\n");　　printf("本地端口:%d\n",PORT);　　}　　if(listen(sockfd,3)<0)<

125、;b>　　{　　perror("listen");　　exit(1);　　}　　else

126、　　{　　printf("正在監(jiān)聽......\n");　　}　　for(fd=0;fd<MAX;fd++)　　{

127、;　　is_connected[fd]=0;/*設(shè)置所有*/　　}　　while(1)　　{　　FD_ZERO(&a

128、mp;myreadfds);　　FD_SET(sockfd,&myreadfds);　　for(fd=0;fd<MAX;fd++)　　{　　if(is_connected[fd])

129、;　　{　　FD_SET(fd,&myreadfds);　　}　　}　　if(!select(MAX,&myreadfds,NULL,NULL

130、,NULL))　　{　　continue;　　}　　for(fd=0;fd<MAX;fd++)　　{

131、 　　if(FD_ISSET(fd,&myreadfds))　　{　　if(sockfd==fd)　　{　　if((newsockfd

132、 = accept (sockfd,&addr,&addr_len))<0)　　{　　perror("accept");　　}　　write(newsoc

133、kfd,msg,sizeof(msg));　　is_connected[newsockfd] =1;　　printf("%s已連接服務(wù)端\n",inet_ntoa(addr.sin_addr));　　}<b&

134、gt;　　else　　{ 　　bzero(msgbuffer,sizeof(msgbuffer));　　if(read(fd,msgbuffer,sizeof(msgbuffer))<=0)&l

135、t;b>　　{　　printf("連接已關(guān)閉.\n");　　is_connected[fd]=0;　　close(fd);　　}

136、　　else　　{　　write(fd,msgbuffer,sizeof(msgbuffer));　　printf("向串口寫命令:%s \n",msgbuffer);　　write(ser_f

137、d,msgbuffer, 1); //向串口發(fā)送命令　　}　　}　　}　　}&

138、lt;b>　　}　　}　　附錄2 底層硬件（單片機(jī)部分）原理圖　　作者聲明　　GPL源碼聲明

眾賞文庫> 全部分類> 畢業(yè)設(shè)計(jì)

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