DIY小車這個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)很多了，對(duì)于前后左右等控制，司空見慣，這次嘗試一下能監(jiān)控的多功能控制小車，電腦，手機(jī)都可以！

多功能車基本功能參數(shù)和關(guān)鍵部件，視頻傳輸這塊和我們現(xiàn)在智能家具這塊無(wú)線視頻原理一樣，下面會(huì)有介紹。

1.輸入電源：2串或3串的鋰電池（帶充電器）

2.輸出5v，3.3V等電壓為負(fù)載供電

3.四個(gè)直流減速電機(jī)

4.WIFI數(shù)傳模塊

5.電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

6.STM32F105主控板

7.UVC攝像頭

8.小車底盤

最后實(shí)現(xiàn)電腦或手機(jī)通過(guò)wifi和軟件控制小車動(dòng)作并實(shí)時(shí)監(jiān)控。

框圖

基本框圖：

基本編程軟件

keil5

對(duì)于單片機(jī)編程這塊，目前STM32占用非常多，涉及到庫(kù)函數(shù)和寄存器編程。

這次采用庫(kù)函數(shù)編程，采用傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)，HAL庫(kù)后續(xù)可以。

如上圖所示，先把框架建立好，拿一個(gè)自己用的工程，把相應(yīng)的函數(shù)添加進(jìn)去就可以了。

舵機(jī)這塊是兩個(gè)，上下，左右各一個(gè)，180度旋轉(zhuǎn)。

舵機(jī)的基本控制原理

控制信號(hào)由接收機(jī)的通道進(jìn)入信號(hào)調(diào)制芯片，獲得直流偏置電壓。它內(nèi)部有一個(gè)基準(zhǔn)電路，產(chǎn)生周期為20ms，寬度為1.5ms的基準(zhǔn)信號(hào)，將獲得的直流偏置電壓與電位器的電壓比較，獲得電壓差輸出。最后，電壓差的正負(fù)輸出到電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片決定電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，通過(guò)級(jí)聯(lián)減速齒輪帶動(dòng)電位器旋轉(zhuǎn)，使得電壓差為0，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

舵機(jī)的控制一般需要一個(gè)20ms左右的時(shí)基脈沖，該脈沖的高電平部分一般為0.5ms-2.5ms范圍內(nèi)的角度控制脈沖部分，總間隔為2ms。以180度角度伺服為例，那么對(duì)應(yīng)的控制關(guān)系是這樣的：

   0.5ms--------------0度；

   1.0ms------------45度；

   1.5ms------------90度；

   2.0ms-----------135度；

   2.5ms-----------180度；

看看程序中是怎么控制的

用STM32硬件PWM和模擬PWM都可以

TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;

TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;   //ÅäÖÃΪPWMģʽ1

TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;

TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = Speed_Left-1;   //ÉèÖÃͨµÀ2µÄµçƽÌø±äÖµ£¬Êä³öÁíÍâÒ»¸öÕ¼¿Õ±ÈµÄPWM

TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;   //µ±¶¨Ê±Æ÷¼ÆÊýֵСÓÚCCR1_ValʱΪ¸ßµçƽ

TIM_OC1Init(TIM5, &TIM_OCInitStructure);   //ʹÄÜͨµÀ1

TIM_OC1PreloadConfig(TIM5, TIM_OCPreload_Enable);

我們改變這個(gè)值

Speed_Left-1就可以改變舵機(jī)角度。

這個(gè)是整個(gè)產(chǎn)品的核心wifi模塊

wifi數(shù)傳模塊是基于MIPS 24K 高通CPU的一款WIFI1X1芯片AR9331，其SDK采用uboot作為引導(dǎo)。是基于MIPS 架構(gòu)的，目前有x86、ARM和MIPS三種主流芯片架構(gòu)，ARM集架構(gòu)的主要特點(diǎn)：一是體積小、低功耗、低成本、高性能;二是大量使用寄存器且大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成，命令執(zhí)行速度更快;三是尋址方式靈活簡(jiǎn)單，執(zhí)行效率高;四是命令長(zhǎng)度固定，可通過(guò)多流水線方式提高處理效率。

wifi模塊的工作原理

WiFi模塊通過(guò)采集掛載在USB接口的MJPG格式的攝像頭的數(shù)據(jù)，并編碼封裝成http協(xié)議的視頻流，默認(rèn)推送到8080端口。Android/IOS/PC設(shè)備，連接到WiFi模塊的熱點(diǎn)后，打開控制軟件，會(huì)自動(dòng)從8080端口獲取MJPG視頻流，并進(jìn)行解碼、顯示。由此實(shí)現(xiàn)了WiFi智能小車的實(shí)時(shí)視頻傳輸功能。

這個(gè)是實(shí)際的wifi圖傳模塊

現(xiàn)在在重申一下這個(gè)模塊的工作原理和使用方法

WiFi模塊通過(guò)采集掛載在USB接口的MJPG格式的攝像頭的數(shù)據(jù)，并編碼封裝成http協(xié)議的視頻流，默認(rèn)推送到8080端口。Android/IOS/PC設(shè)備，連接到WiFi模塊的熱（wifi-robots.com開頭的SSID信號(hào)）后，打開控制軟件，會(huì)自動(dòng)從8080端口獲取MJPG視頻流，并進(jìn)行解碼、顯示。由此實(shí)現(xiàn)了WiFi智能小車的實(shí)時(shí)視頻傳輸功能。

我們簡(jiǎn)單恢復(fù)一下出廠設(shè)置就可以了，簡(jiǎn)單說(shuō)一下，用USB轉(zhuǎn)tll工具連接模塊配置好波特率（57600）和串口號(hào)一定注意先后順序。

1：點(diǎn)擊打開串口，此時(shí)WIFI的狀態(tài)是沒(méi)有上電的。

2：給WIFI上電此時(shí)要注意串口開始打?。ê荜P(guān)鍵）。

3：輸入命令firstboot就可以了。

這個(gè)wifi模塊怎么刷固件openwrt系統(tǒng)的。

首先通過(guò)USB口給設(shè)備供電，通過(guò)miniUSB口加上usb轉(zhuǎn)網(wǎng)口網(wǎng)線連接電腦。

準(zhǔn)備刷機(jī)工具TFTP服務(wù)端:tftp32  就是局域網(wǎng)內(nèi)可以傳文件。

超級(jí)終端：putty  Telnet、SSH、rlogin、純TCP以及串行接口連接軟件。

需要相應(yīng)的固件具體教程http://www.wifi-robots.com/thread-108-1-1.html

最后我們看看USB攝像頭這塊，簡(jiǎn)單介紹一下無(wú)線監(jiān)控中的攝像頭。

1.攝像頭選擇

做本次實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，推薦大家用 USB 免驅(qū)的攝像頭，最好是支持 MJPEG 輸出的攝像頭類型。USB 免驅(qū)攝像頭輸出 YUV 格式和輸出 MJPEG 格式，對(duì)無(wú)線監(jiān)控的效果有什么影響呢？首先大家要知道，同樣是一幀數(shù)據(jù)，YUV 格式會(huì)比 MJPEG 格式的大得多，因此我們?cè)谝曨l傳輸?shù)臅r(shí)候，一般是傳輸 MJPEG 格式的數(shù)據(jù)。這樣，就有這樣一個(gè)問(wèn)題，如果攝像頭是輸出 YUV 格式，那么就意味著我們需要通過(guò)軟件將視頻數(shù)據(jù)由 YUV 格式轉(zhuǎn)換成 MJPEG格式，然后傳輸。如果攝像頭輸出的是 MJPEG 格式，那個(gè)將可以直接將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。因此，使用支持 MJPEG 壓縮的攝像頭，比一般的攝像頭，做無(wú)線監(jiān)控的效果，好很多。

2.配置 OpenWrt 支持 usb 攝像頭

看看怎么配置

要支持?jǐn)z像頭，就必須配置上攝像頭的驅(qū)動(dòng)，因?yàn)槭敲怛?qū)的 USB 攝像頭，因此我們必須配置上 UVC 驅(qū)動(dòng)，具體如圖所示。首先，我們選中內(nèi)核模塊進(jìn)行配置：

選中 Video 支持配置：

按”y”選中 kmod-video-core：

在展開的選項(xiàng)中選中 uvc：

看看電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊：

基本原理如下

看看具體是怎么控制電機(jī)調(diào)速的，通過(guò)控制使能端使L298N處于工作和不工作，VSS-9引腳為芯片供電   VS-4引腳為電機(jī)供電   ENA-6引腳為通道1使能端，利用定時(shí)器的pwm輸出作用于ENA，根據(jù)脈沖占空比不同就可以得到不同的輸出電壓，從而達(dá)到調(diào)速目的。比如在VS引腳加10V的電機(jī)供電電壓，ENA端脈沖占空比為100%，那么OUT1和OUT2之間將輸出10V電壓，占空比為50%,那么輸出為5V電壓，占空比為10%，則為1V    我買的電機(jī)供電電壓為5v到12v都可以，電壓高的話也可以，長(zhǎng)時(shí)間工作的話會(huì)對(duì)電機(jī)損壞。

看看電機(jī)是怎么正反裝的

邏輯輸入端，為IN1\IN2\IN3\IN4，其中IN1、IN2控制電機(jī)M1；IN3、IN4控制電 機(jī)M2。例如IN1輸入高電平1,IN2輸入低電平0，對(duì)應(yīng)電機(jī)M1正轉(zhuǎn)；IN1輸入低電平0,IN2輸入高電平1，對(duì)應(yīng)電機(jī)M1反轉(zhuǎn)，調(diào)速就是改變高電平的占空比。

這是整個(gè)系統(tǒng)的核心板STM32F105

正好國(guó)慶期間可以把程序?qū)憣懀靡粋€(gè)stm32f103的模板，還是103的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)，改一下測(cè)試再105上可以不？

主要就是串口這塊，但是奇怪的是串口通訊不正常。

波特率9600是一致的，用串口助手發(fā)送，發(fā)送FE是沒(méi)有任何反應(yīng)的，發(fā)送其他，接受的也不一樣，多年的編程，程序應(yīng)該問(wèn)題不大。

就懷疑時(shí)鐘的問(wèn)題，先軟件仿真看看，調(diào)試狀態(tài)找到RCC。

看看能看出來(lái)時(shí)鐘對(duì)不

寄存器里面的值不太了解

可以通過(guò)一個(gè)時(shí)鐘函數(shù)RCC_GetClocksFreq(&RCC_Clocks)加到主函數(shù)里，把RCC_Clocks變量加到窗口中，看看實(shí)際的時(shí)鐘頻率。

發(fā)現(xiàn)時(shí)鐘不對(duì)，再網(wǎng)上查看資料說(shuō)105和103的啟動(dòng)文件不一樣。

宏定義這需要改成STM32F10X_CL。

由于105系列屬于互聯(lián)型單片機(jī)，默認(rèn)晶振為25M，而我們實(shí)際為8M。

1.需要在這個(gè)stm32f10x.h文件里更改。

2.需要在這個(gè)system_stm32f10x.c文件里更改。

現(xiàn)在我們?cè)诜抡嬲{(diào)試看看實(shí)際的時(shí)鐘頻率。

主頻這個(gè)16進(jìn)制值為0x044AA200，經(jīng)過(guò)計(jì)算為72.000000。

這樣就配置ok了。

為了讓小車強(qiáng)勁有力，我們采用松下的18650電池，一個(gè)是2600MAH，兩串兩并的話就是8.4V ，總?cè)萘?0400MAH。

這是兩個(gè)電池的

加上快充充電器，網(wǎng)上買的，后續(xù)介紹。

我們現(xiàn)在準(zhǔn)備組裝小車。

這是小車底盤

組裝鋰電池

完畢。

剩下的小車組裝完畢

下面開始程序調(diào)試

小車的電機(jī)直接有電池供電，L298N驅(qū)動(dòng)。

舵機(jī)這塊有電池降壓5V供電

簡(jiǎn)單把程序這塊介紹下，主要是串口通信。

最簡(jiǎn)單的串口數(shù)據(jù)處理機(jī)制是數(shù)據(jù)接收并原樣回發(fā)的機(jī)制是：成功接收到一個(gè)數(shù)，觸發(fā)進(jìn)入中斷，在中斷函數(shù)中將數(shù)據(jù)讀取出來(lái)，然后立即。這一種數(shù)據(jù)處理機(jī)制是“非緩沖中斷方式”，雖然這種數(shù)據(jù)處理方式不消耗時(shí)間，但是這種數(shù)據(jù)處理方式嚴(yán)重的缺點(diǎn)是：數(shù)據(jù)無(wú)緩沖區(qū)，如果先前接收的的數(shù)據(jù)如果尚未發(fā)送完成（處理完成），然后串口又接收到新的數(shù)據(jù)，新接收的數(shù)據(jù)就會(huì)把尚未處理的數(shù)據(jù)覆蓋，從而導(dǎo)致“數(shù)據(jù)丟包”。  

對(duì)于“數(shù)據(jù)丟包”，最簡(jiǎn)單的辦法就是使用一個(gè)數(shù)組來(lái)接收數(shù)據(jù)：每接收一個(gè)數(shù)據(jù)，數(shù)組下標(biāo)偏移。雖然這樣的做法能起到一定的“緩沖效果”，但是數(shù)組的空間得不到很好的利用，已處理的數(shù)據(jù)仍然會(huì)占據(jù)原有的數(shù)據(jù)空間，直到該數(shù)組“滿載”（數(shù)組的每一個(gè)元素都保存了有效的數(shù)據(jù)），將整個(gè)數(shù)組的數(shù)據(jù)處理完成后，重新清零數(shù)組，才能開啟新一輪的數(shù)據(jù)接收。

解決這個(gè)問(wèn)題采用FIFO的機(jī)制，環(huán)形緩沖區(qū)就是一個(gè)帶“頭指針”和“尾指針”的數(shù)組。“頭指針”指向環(huán)形緩沖區(qū)中可讀的數(shù)據(jù)，“尾指針”指向環(huán)形緩沖區(qū)中可寫的緩沖空間。通過(guò)移動(dòng)“頭指針”和“尾指針”就可以實(shí)現(xiàn)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)讀取和寫入。

1.圖形和代碼分析

當(dāng)然，環(huán)形緩沖區(qū)的“頭指針”和“尾指針”可以用“頭變量”和“尾變量”來(lái)代替，因?yàn)榍袚Q數(shù)組的元素空間，除了可以用“指針偏移法”之外，還可以用“素組下標(biāo)偏移法”。當(dāng)串口接收到新的數(shù)組，則將數(shù)組保存到環(huán)形緩沖區(qū)中，同時(shí)將“尾變量”加一，以保存下一個(gè)數(shù)據(jù)；應(yīng)用程序在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，“頭變量”加一，以讀取下一個(gè)數(shù)據(jù)。

#define MAX_SIZE  12               //緩沖區(qū)大小

 

typedef struct 

{

  unsigned char head;        //緩沖區(qū)頭部位置

  unsigned char tail;         //緩沖區(qū)尾部位置

  unsigned char ringBuf[MAX_SIZE]; //緩沖區(qū)數(shù)組

} ringBuffer_t;

 

ringBuffer_t buffer;                 //定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體

2.定義一個(gè)結(jié)構(gòu)頭體則表示新的消息隊(duì)列已經(jīng)創(chuàng)建完成。新建創(chuàng)建的隊(duì)列，頭指針head和尾指針tail都是指向數(shù)組的元素0。如下圖所示，此時(shí)的消息隊(duì)列是“空隊(duì)列”。

當(dāng)如果有11個(gè)數(shù)據(jù)abcdefghijk存入緩沖隊(duì)列，則如下圖所示：

當(dāng)如果l加入隊(duì)列，則緩沖隊(duì)列處于滿載狀態(tài)，如下圖所示：如果此時(shí)，接收到新的數(shù)據(jù)并需要保存，則tail需要?dú)w零，將接收到的數(shù)據(jù)存到數(shù)組的第一個(gè)元素空間，如果尚未讀取緩沖數(shù)組的一個(gè)元素空間的數(shù)據(jù)，則此數(shù)據(jù)會(huì)被新接收的數(shù)據(jù)覆蓋。同時(shí)head需要增加1，修改頭節(jié)點(diǎn)偏移位置丟棄早期數(shù)據(jù)。

3.讀取緩沖隊(duì)列中的11個(gè)數(shù)據(jù)后，狀態(tài)如下：

當(dāng)消息隊(duì)列中的所有數(shù)據(jù)都讀取出來(lái)后，此時(shí)環(huán)形隊(duì)列是空的，狀態(tài)如下圖所示。從圖可以總結(jié)得知，如果tail和head相等，則表示緩沖隊(duì)列是空的。

我們看看程序中是怎么做的。

這是最終的成品圖，帶超聲波避障功能。

這是電腦控制軟件

功能非常強(qiáng)大的，

這是手機(jī)APP