基于STM32單片機(jī)的視頻遙控小車研究

黃祥

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基于STM32單片機(jī)的視頻遙控小車研究

黃祥

湖北工程學(xué)院新技術(shù)學(xué)院，湖北 孝感 432000

在當(dāng)前社會(huì)當(dāng)中，隨著科技的發(fā)展，STM32單片機(jī)在很多領(lǐng)域中都得到了應(yīng)用?？衫肧TM32單片機(jī)來(lái)遙控視頻小車，同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。在計(jì)算機(jī)和小車之間，可利用Wi-Fi模塊，基于PWM電機(jī)調(diào)速原理、IP通信原理等，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。在基于STM32單片機(jī)的視頻遙控小車中，還采用了多傳感器信息融合技術(shù)，從而能夠遠(yuǎn)程操作無(wú)線視頻監(jiān)控，用戶通過(guò)Wi-Fi無(wú)線網(wǎng)連接，可以利用收集、計(jì)算機(jī)等視頻終端設(shè)備來(lái)獲取視頻監(jiān)控畫(huà)面，同時(shí)控制小車的移動(dòng)。

STM32單片機(jī)；視頻遙控小車

引言

隨著科技的發(fā)展，智能遙控技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中都得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在對(duì)移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行研究的過(guò)程中，機(jī)器人小車是一個(gè)重要的部分，包含了通信技術(shù)、傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等。利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)視頻技術(shù)對(duì)路徑進(jìn)行識(shí)別，從而對(duì)小車的轉(zhuǎn)向、速度等進(jìn)行控制。在基于STM32單片機(jī)的視頻遙控小車當(dāng)中，利用STM32單片機(jī)作為控制器，對(duì)拍攝到的視頻畫(huà)面利用Wi-Fi模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，取得了良好的應(yīng)用效果。

1 底層驅(qū)動(dòng)層

1.1 云臺(tái)驅(qū)動(dòng)原理

在視頻遙控小車上，攝像頭是由云臺(tái)進(jìn)行控制的，在應(yīng)用的二自由度舵機(jī)云臺(tái)中，具有較大的扭矩，在垂直和水平方向上，都能夠完成180度的而自由度運(yùn)動(dòng)。對(duì)攝像頭進(jìn)行安裝，能夠進(jìn)行定位追蹤、圖像識(shí)別、圖像監(jiān)控。還可安裝紅外傳感器、超聲波測(cè)距傳感器，從而對(duì)周圍的障礙物進(jìn)行探測(cè)和躲避。

1.2 電機(jī)調(diào)速原理

在控制器的兩個(gè)信號(hào)輸入端口當(dāng)中，其作用是對(duì)信號(hào)使能進(jìn)行控制，在低電平的狀態(tài)下會(huì)發(fā)揮效果。在拉低信號(hào)線之后，控制器就會(huì)發(fā)出相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)模式控制。在控制器當(dāng)中，由于具有控制使能的信號(hào)線，因此可以通過(guò)對(duì)相應(yīng)端口信號(hào)的控制，進(jìn)行PWM調(diào)速[1]。在一個(gè)周期時(shí)間內(nèi)，開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通一定時(shí)間，從而得出電機(jī)兩端的平均電壓。

1.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理

在視頻遙控小車當(dāng)中，將兩個(gè)電機(jī)分別配在現(xiàn)車左右輪，兩個(gè)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和停止，對(duì)小車的運(yùn)行進(jìn)行控制。在STM32單片機(jī)通過(guò)4根電機(jī)控制信號(hào)線，對(duì)輸入端進(jìn)行連接，另外兩根PWM調(diào)速信號(hào)線也與相應(yīng)端口進(jìn)行連接。其中，前兩條輸入信號(hào)線對(duì)左輪電機(jī)進(jìn)行控制，直流電機(jī)與輸出端相連，小車右輪的電機(jī)運(yùn)動(dòng)模式控制原理與左輪相同。

2 中層傳輸層

2.1 Ser2net

Ser2net是一種IP轉(zhuǎn)串口軟件，在STM32單片機(jī)資源當(dāng)中，使用的是串口通信協(xié)議，而在計(jì)算機(jī)通信當(dāng)中，采用的則是IP協(xié)議。因此，需要通過(guò)Ser2net對(duì)兩種不同的協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換和連接，從而可以通過(guò)計(jì)算機(jī)的IP編程，實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻遙控小車的控制[2]。在平臺(tái)中開(kāi)啟一個(gè)服務(wù)端口，與計(jì)算機(jī)連接，從而獲取IP數(shù)據(jù)流，最終轉(zhuǎn)發(fā)到遠(yuǎn)程IP終端，從而在小車和IP協(xié)議之間建立聯(lián)通。

2.2 RT5350芯片

RT5350芯片內(nèi)部對(duì)射頻功率放大器、基帶處理器等進(jìn)行了集成，同時(shí)含有五端口百兆以太網(wǎng)交換機(jī)。RT5350芯片具有較大的成本優(yōu)勢(shì)，在低端路由器市場(chǎng)當(dāng)中，占據(jù)著較大的份額。其中配備了USB2.0擴(kuò)展，與3G網(wǎng)卡共同應(yīng)用，可得到3G路由器，綜合USB攝像頭，就能得到Wi-Fi攝像機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻畫(huà)面的傳輸。

2.3 OpenWrt系統(tǒng)

OpenWrt系統(tǒng)使主要的路由器系統(tǒng)之一，在很多智能路由器當(dāng)中都有著廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前應(yīng)用的OpenWrt系統(tǒng)能夠?qū)T5350系統(tǒng)進(jìn)行全面的支持。在相應(yīng)系統(tǒng)中對(duì)源碼進(jìn)行下載，對(duì)相應(yīng)的交叉編譯器進(jìn)行安裝，對(duì)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)軟件進(jìn)行配置，從而對(duì)需要的OpenWrt系統(tǒng)進(jìn)行編譯，在配合相應(yīng)的功能軟件，就能夠發(fā)揮良好的作用。

2.4 MJPG－streamer

MJPG－streamer是一種視頻流服務(wù)器，具有通用攝像頭插件，同時(shí)具有網(wǎng)站服務(wù)器輸出插件[3]。對(duì)這兩種插件進(jìn)行綜合應(yīng)用，在HTTP服務(wù)器中對(duì)USB攝像頭獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)制，用戶通過(guò)對(duì)服務(wù)器的訪問(wèn)，就能夠?qū)z像頭中得到的視頻流進(jìn)行獲取，通過(guò)相應(yīng)的解碼操作，就能夠?qū)σ曨l圖像進(jìn)行獲取。

3 頂層控制層

3.1 通信協(xié)議定義

在STM32單片機(jī)當(dāng)中，主要對(duì)控制協(xié)議進(jìn)行了定義，可以對(duì)這一協(xié)議進(jìn)行自行定義，例如，發(fā)送0xff、0xff、0x01、0x01的數(shù)據(jù)包，可以控制小車向前行進(jìn)。其中，數(shù)據(jù)包當(dāng)中的前兩位表示的是對(duì)頭碼進(jìn)行標(biāo)識(shí)，第三位表示的是對(duì)對(duì)象進(jìn)行標(biāo)識(shí)，第四位表示的是對(duì)數(shù)據(jù)值進(jìn)行標(biāo)識(shí)。

3.2 MJPG視頻解碼

在視頻遙控小車但當(dāng)中，對(duì)于以HTTP協(xié)議為基礎(chǔ)的MJPG視頻流，使通過(guò)RT5350模塊所提供的，因此，需要在上位機(jī)軟件端，對(duì)相應(yīng)的軟件解碼視頻流進(jìn)行編寫(xiě)，從而對(duì)小車拍攝到的視頻畫(huà)面進(jìn)行獲取[4]。例如，在VS2010當(dāng)中的C＃，其解碼思路主要是，首先視頻地址由HTTP請(qǐng)求獲取，然后對(duì)相應(yīng)的視頻流進(jìn)行獲取，再對(duì)JPEG的頭和尾進(jìn)行準(zhǔn)確的尋找，從而通過(guò)相應(yīng)的終端設(shè)備，顯示出獲取的JPEG圖像。

3.3 控制小車電腦程序

在控制小車的過(guò)程當(dāng)中，需要對(duì)一個(gè)TCP創(chuàng)建，并且與小車的相應(yīng)端口進(jìn)行連接，將控制命令通過(guò)這一端口進(jìn)行直接的發(fā)送，根據(jù)相關(guān)的通信協(xié)議，就能夠?qū)π≤嚨倪\(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制。例如，在VS2010當(dāng)中的C＃，其編程思路主要是首先對(duì)一個(gè)套接字進(jìn)行創(chuàng)建，其次是要對(duì)小車的控制端口、IP地址等進(jìn)行連接，然后對(duì)相應(yīng)的控制按鍵、控制按鈕等進(jìn)行繪制，最后對(duì)按鍵、按鈕的響應(yīng)事件進(jìn)行編寫(xiě)，對(duì)相應(yīng)的控制命令，采用已連接的套接字進(jìn)行發(fā)送。

4 結(jié)論

在智能機(jī)器人領(lǐng)域的研究當(dāng)中，視頻遙控小車是一個(gè)十分重要的研究部分，在實(shí)際應(yīng)用中也具有很多方面的作用?；赟TM32單片機(jī)，視頻遙控小車能夠被計(jì)算機(jī)進(jìn)行良好的控制，在控制小車移動(dòng)的同時(shí)，對(duì)小車拍攝的視頻進(jìn)行獲取，從而使其作用得到更為充分的發(fā)揮。

[1]羅回彬，巫敏鋒.基于Wi-Fi的可實(shí)時(shí)視頻同傳的探測(cè)小車[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2015（6）：41-43.

[2]郭俊杰，朱洪應(yīng)，蔡超敏，黃培鑫，陳如麒.基于STM32單片機(jī)的視頻遙控小車[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2015（4）：47-50.

[3]宋揚(yáng)，朱江.基于STC12C5A60S2單片機(jī)的視頻遙控小車設(shè)計(jì)[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2014（1）：180-184.

[4]徐迎曦，李傳鋒，張亞威.基于無(wú)線圖像傳輸?shù)闹悄軅刹煜到y(tǒng)研究[J].計(jì)算技術(shù)與自動(dòng)化，2013（3）：46-51.

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1009-6434（2016）03-0079-01