基于STM32单片机的视频遥控小车研究

2016-01-02黄祥

移动信息 2016年3期

黄祥

基于STM32单片机的视频遥控小车研究

黄祥

湖北工程学院新技术学院，湖北孝感 432000

在当前社会当中，随着科技的发展，STM32单片机在很多领域中都得到了应用。可利用STM32单片机来遥控视频小车，同时实现数据的传输。在计算机和小车之间，可利用Wi-Fi模块，基于PWM电机调速原理、IP通信原理等，实现数据传输。在基于STM32单片机的视频遥控小车中，还采用了多传感器信息融合技术，从而能够远程操作无线视频监控，用户通过Wi-Fi无线网连接，可以利用收集、计算机等视频终端设备来获取视频监控画面，同时控制小车的移动。

STM32单片机；视频遥控小车

引言

随着科技的发展，智能遥控技术、自动化技术在各个领域当中都得到了越来越广泛的应用。在对移动机器人进行研究的过程中，机器人小车是一个重要的部分，包含了通信技术、传感技术、计算机技术等。利用无线网络视频技术对路径进行识别，从而对小车的转向、速度等进行控制。在基于STM32单片机的视频遥控小车当中，利用STM32单片机作为控制器，对拍摄到的视频画面利用Wi-Fi模块进行远程传输，取得了良好的应用效果。

1 底层驱动层

1.1 云台驱动原理

在视频遥控小车上，摄像头是由云台进行控制的，在应用的二自由度舵机云台中，具有较大的扭矩，在垂直和水平方向上，都能够完成180度的而自由度运动。对摄像头进行安装，能够进行定位追踪、图像识别、图像监控。还可安装红外传感器、超声波测距传感器，从而对周围的障碍物进行探测和躲避。

1.2 电机调速原理

在控制器的两个信号输入端口当中，其作用是对信号使能进行控制，在低电平的状态下会发挥效果。在拉低信号线之后，控制器就会发出相应的运动模式控制。在控制器当中，由于具有控制使能的信号线，因此可以通过对相应端口信号的控制，进行PWM调速[1]。在一个周期时间内，开关管导通一定时间，从而得出电机两端的平均电压。

1.3 电机驱动原理

在视频遥控小车当中，将两个电机分别配在现车左右轮，两个电机的旋转方向和停止，对小车的运行进行控制。在STM32单片机通过4根电机控制信号线，对输入端进行连接，另外两根PWM调速信号线也与相应端口进行连接。其中，前两条输入信号线对左轮电机进行控制，直流电机与输出端相连，小车右轮的电机运动模式控制原理与左轮相同。

2 中层传输层

2.1 Ser2net

Ser2net是一种IP转串口软件，在STM32单片机资源当中，使用的是串口通信协议，而在计算机通信当中，采用的则是IP协议。因此，需要通过Ser2net对两种不同的协议进行转换和连接，从而可以通过计算机的IP编程，实现对视频遥控小车的控制[2]。在平台中开启一个服务端口，与计算机连接，从而获取IP数据流，最终转发到远程IP终端，从而在小车和IP协议之间建立联通。

2.2 RT5350芯片

RT5350芯片内部对射频功率放大器、基带处理器等进行了集成，同时含有五端口百兆以太网交换机。RT5350芯片具有较大的成本优势，在低端路由器市场当中，占据着较大的份额。其中配备了USB2.0扩展，与3G网卡共同应用，可得到3G路由器，综合USB摄像头，就能得到Wi-Fi摄像机，从而实现对视频画面的传输。

2.3 OpenWrt系统

OpenWrt系统使主要的路由器系统之一，在很多智能路由器当中都有着广泛的应用。当前应用的OpenWrt系统能够对RT5350系统进行全面的支持。在相应系统中对源码进行下载，对相应的交叉编译器进行安装，对相应的驱动软件进行配置，从而对需要的OpenWrt系统进行编译，在配合相应的功能软件，就能够发挥良好的作用。

2.4 MJPG－streamer

MJPG－streamer是一种视频流服务器，具有通用摄像头插件，同时具有网站服务器输出插件[3]。对这两种插件进行综合应用，在HTTP服务器中对USB摄像头获取的数据进行复制，用户通过对服务器的访问，就能够对摄像头中得到的视频流进行获取，通过相应的解码操作，就能够对视频图像进行获取。

3 顶层控制层

3.1 通信协议定义

在STM32单片机当中，主要对控制协议进行了定义，可以对这一协议进行自行定义，例如，发送0xff、0xff、0x01、0x01的数据包，可以控制小车向前行进。其中，数据包当中的前两位表示的是对头码进行标识，第三位表示的是对对象进行标识，第四位表示的是对数据值进行标识。

3.2 MJPG视频解码

在视频遥控小车但当中，对于以HTTP协议为基础的MJPG视频流，使通过RT5350模块所提供的，因此，需要在上位机软件端，对相应的软件解码视频流进行编写，从而对小车拍摄到的视频画面进行获取[4]。例如，在VS2010当中的C＃，其解码思路主要是，首先视频地址由HTTP请求获取，然后对相应的视频流进行获取，再对JPEG的头和尾进行准确的寻找，从而通过相应的终端设备，显示出获取的JPEG图像。

3.3 控制小车电脑程序

在控制小车的过程当中，需要对一个TCP创建，并且与小车的相应端口进行连接，将控制命令通过这一端口进行直接的发送，根据相关的通信协议，就能够对小车的运行状态进行控制。例如，在VS2010当中的C＃，其编程思路主要是首先对一个套接字进行创建，其次是要对小车的控制端口、IP地址等进行连接，然后对相应的控制按键、控制按钮等进行绘制，最后对按键、按钮的响应事件进行编写，对相应的控制命令，采用已连接的套接字进行发送。