DIY小車這個項目已經(jīng)很多了，對于前后左右等控制，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)在智能家具這塊無線視頻原理一樣，下面會有介紹。

1.輸入電源：2串或3串的鋰電池（帶充電器）

2.輸出5v，3.3V等電壓為負載供電

3.四個直流減速電機

4.WIFI數(shù)傳模塊

5.電機驅(qū)動模塊

6.STM32F105主控板

7.UVC攝像頭

8.小車底盤

最后實現(xiàn)電腦或手機通過wifi和軟件控制小車動作并實時監(jiān)控。

框圖

基本框圖：

基本編程軟件

keil5

對于單片機編程這塊，目前STM32占用非常多，涉及到庫函數(shù)和寄存器編程。

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

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

舵機這塊是兩個，上下，左右各一個，180度旋轉(zhuǎn)。

舵機的基本控制原理

控制信號由接收機的通道進入信號調(diào)制芯片，獲得直流偏置電壓。它內(nèi)部有一個基準(zhǔn)電路，產(chǎn)生周期為20ms，寬度為1.5ms的基準(zhǔn)信號，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，電壓差的正負輸出到電機驅(qū)動芯片決定電機的正反轉(zhuǎn)。當(dāng)電機轉(zhuǎn)速一定時，通過級聯(lián)減速齒輪帶動電位器旋轉(zhuǎn)，使得電壓差為0，電機停止轉(zhuǎn)動。

舵機的控制一般需要一個20ms左右的時基脈沖，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);

我們改變這個值

Speed_Left-1就可以改變舵機角度。

這個是整個產(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：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單，執(zhí)行效率高;四是命令長度固定，可通過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，默認推送到8080端口。Android/IOS/PC設(shè)備，連接到WiFi模塊的熱點后，打開控制軟件，會自動從8080端口獲取MJPG視頻流，并進行解碼、顯示。由此實現(xiàn)了WiFi智能小車的實時視頻傳輸功能。

這個是實際的wifi圖傳模塊

現(xiàn)在在重申一下這個模塊的工作原理和使用方法

WiFi模塊通過采集掛載在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）后，打開控制軟件，會自動從8080端口獲取MJPG視頻流，并進行解碼、顯示。由此實現(xiàn)了WiFi智能小車的實時視頻傳輸功能。

我們簡單恢復(fù)一下出廠設(shè)置就可以了，簡單說一下，用USB轉(zhuǎn)tll工具連接模塊配置好波特率（57600）和串口號一定注意先后順序。

1：點擊打開串口，此時WIFI的狀態(tài)是沒有上電的。

2：給WIFI上電此時要注意串口開始打?。ê荜P(guān)鍵）。

3：輸入命令firstboot就可以了。

這個wifi模塊怎么刷固件openwrt系統(tǒng)的。

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

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

超級終端：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，簡單介紹一下無線監(jiān)控中的攝像頭。

1.攝像頭選擇

做本次實驗的時候，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，對無線監(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 格式會比 MJPEG 格式的大得多，因此我們在視頻傳輸?shù)臅r候，一般是傳輸 MJPEG 格式的數(shù)據(jù)。這樣，就有這樣一個問題，如果攝像頭是輸出 YUV 格式，那么就意味著我們需要通過軟件將視頻數(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，那個將可以直接將得到的數(shù)據(jù)進行傳輸。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

要支持攝像頭，就必須配置上攝像頭的驅(qū)動，因為是免驅(qū)的 USB 攝像頭，因此我們必須配置上 UVC 驅(qū)動，具體如圖所示。首先，我們選中內(nèi)核模塊進行配置：

選中 Video 支持配置：

按”y”選中 kmod-video-core：

在展開的選項中選中 uvc：

看看電機驅(qū)動模塊：

基本原理如下

看看具體是怎么控制電機調(diào)速的，通過控制使能端使L298N處于工作和不工作，VSS-9引腳為芯片供電   VS-4引腳為電機供電   ENA-6引腳為通道1使能端，利用定時器的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，從而達到調(diào)速目的。比如在VS引腳加10V的電機供電電壓，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    我買的電機供電電壓為5v到12v都可以，電壓高的話也可以，長時間工作的話會對電機損壞。

看看電機是怎么正反裝的

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

這是整個系統(tǒng)的核心板STM32F105

正好國慶期間可以把程序?qū)憣?，用一個stm32f103的模板，還是103的標(biāo)準(zhǔn)庫，改一下測試再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)該問題不大。

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

看看能看出來時鐘對不

寄存器里面的值不太了解

可以通過一個時鐘函數(shù)RCC_GetClocksFreq(&RCC_Clocks)加到主函數(shù)里，把RCC_Clocks變量加到窗口中，看看實際的時鐘頻率。

發(fā)現(xiàn)時鐘不對，再網(wǎng)上查看資料說105和103的啟動文件不一樣。

宏定義這需要改成STM32F10X_CL。

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

1.需要在這個stm32f10x.h文件里更改。

2.需要在這個system_stm32f10x.c文件里更改。

現(xiàn)在我們在仿真調(diào)試看看實際的時鐘頻率。

主頻這個16進制值為0x044AA200，經(jīng)過計算為72.000000。

這樣就配置ok了。

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

這是兩個電池的

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

小車的電機直接有電池供電，L298N驅(qū)動。

舵機這塊有電池降壓5V供電

簡單把程序這塊介紹下，主要是串口通信。

最簡單的串口數(shù)據(jù)處理機制是數(shù)據(jù)接收并原樣回發(fā)的機制是：成功接收到一個數(shù)，觸發(fā)進入中斷，在中斷函數(shù)中將數(shù)據(jù)讀取出來，然后立即。這一種數(shù)據(jù)處理機制是“非緩沖中斷方式”，雖然這種數(shù)據(jù)處理方式不消耗時間，但是這種數(shù)據(jù)處理方式嚴(yán)重的缺點是：數(shù)據(jù)無緩沖區(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)就會把尚未處理的數(shù)據(jù)覆蓋，從而導(dǎo)致“數(shù)據(jù)丟包”。  

對于“數(shù)據(jù)丟包”，最簡單的辦法就是使用一個數(shù)組來接收數(shù)據(jù)：每接收一個數(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)組的每一個元素都保存了有效的數(shù)據(jù)），將整個數(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。

解決這個問題采用FIFO的機制，環(huán)形緩沖區(qū)就是一個帶“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。通過移動“頭指針”和“尾指針”就可以實現(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”來代替，因為切換數(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，同時將“尾變量”加一，以保存下一個數(shù)據(jù)；應(yīng)用程序在讀取數(shù)據(jù)時，“頭變量”加一，以讀取下一個數(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;                 //定義一個結(jié)構(gòu)體

2.定義一個結(jié)構(gòu)頭體則表示新的消息隊列已經(jīng)創(chuàng)建完成。新建創(chuàng)建的隊列，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，此時的消息隊列是“空隊列”。

當(dāng)如果有11個數(shù)據(jù)abcdefghijk存入緩沖隊列，則如下圖所示：

當(dāng)如果l加入隊列，則緩沖隊列處于滿載狀態(tài)，如下圖所示：如果此時，接收到新的數(shù)據(jù)并需要保存，則tail需要歸零，將接收到的數(shù)據(jù)存到數(shù)組的第一個元素空間，如果尚未讀取緩沖數(shù)組的一個元素空間的數(shù)據(jù)，則此數(shù)據(jù)會被新接收的數(shù)據(jù)覆蓋。同時head需要增加1，修改頭節(jié)點偏移位置丟棄早期數(shù)據(jù)。

3.讀取緩沖隊列中的11個數(shù)據(jù)后，狀態(tài)如下：

當(dāng)消息隊列中的所有數(shù)據(jù)都讀取出來后，此時環(huán)形隊列是空的，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

功能非常強大的，

這是手機APP