基于STM32單片機的視頻遙控小車研究

黃祥

?

基于STM32單片機的視頻遙控小車研究

黃祥

湖北工程學院新技術學院，湖北 孝感 432000

在當前社會當中，隨著科技的發展，STM32單片機在很多領域中都得到了應用。可利用STM32單片機來遙控視頻小車，同時實現數據的傳輸。在計算機和小車之間，可利用Wi-Fi模塊，基于PWM電機調速原理、IP通信原理等，實現數據傳輸。在基于STM32單片機的視頻遙控小車中，還采用了多傳感器信息融合技術，從而能夠遠程操作無線視頻監控，用戶通過Wi-Fi無線網連接，可以利用收集、計算機等視頻終端設備來獲取視頻監控畫面，同時控制小車的移動。

STM32單片機；視頻遙控小車

引言

隨著科技的發展，智能遙控技術、自動化技術在各個領域當中都得到了越來越廣泛的應用。在對移動機器人進行研究的過程中，機器人小車是一個重要的部分，包含了通信技術、傳感技術、計算機技術等。利用無線網絡視頻技術對路徑進行識別，從而對小車的轉向、速度等進行控制。在基于STM32單片機的視頻遙控小車當中，利用STM32單片機作為控制器，對拍攝到的視頻畫面利用Wi-Fi模塊進行遠程傳輸，取得了良好的應用效果。

1 底層驅動層

1.1 云臺驅動原理

在視頻遙控小車上，攝像頭是由云臺進行控制的，在應用的二自由度舵機云臺中，具有較大的扭矩，在垂直和水平方向上，都能夠完成180度的而自由度運動。對攝像頭進行安裝，能夠進行定位追蹤、圖像識別、圖像監控。還可安裝紅外傳感器、超聲波測距傳感器，從而對周圍的障礙物進行探測和躲避。

1.2 電機調速原理

在控制器的兩個信號輸入端口當中，其作用是對信號使能進行控制，在低電平的狀態下會發揮效果。在拉低信號線之后，控制器就會發出相應的運動模式控制。在控制器當中，由于具有控制使能的信號線，因此可以通過對相應端口信號的控制，進行PWM調速[1]。在一個周期時間內，開關管導通一定時間，從而得出電機兩端的平均電壓。

1.3 電機驅動原理

在視頻遙控小車當中，將兩個電機分別配在現車左右輪，兩個電機的旋轉方向和停止，對小車的運行進行控制。在STM32單片機通過4根電機控制信號線，對輸入端進行連接，另外兩根PWM調速信號線也與相應端口進行連接。其中，前兩條輸入信號線對左輪電機進行控制，直流電機與輸出端相連，小車右輪的電機運動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轉串口軟件，在STM32單片機資源當中，使用的是串口通信協議，而在計算機通信當中，采用的則是IP協議。因此，需要通過Ser2net對兩種不同的協議進行轉換和連接，從而可以通過計算機的IP編程，實現對視頻遙控小車的控制[2]。在平臺中開啟一個服務端口，與計算機連接，從而獲取IP數據流，最終轉發到遠程IP終端，從而在小車和IP協議之間建立聯通。

2.2 RT5350芯片

RT5350芯片內部對射頻功率放大器、基帶處理器等進行了集成，同時含有五端口百兆以太網交換機。RT5350芯片具有較大的成本優勢，在低端路由器市場當中，占據著較大的份額。其中配備了USB2.0擴展，與3G網卡共同應用，可得到3G路由器，綜合USB攝像頭，就能得到Wi-Fi攝像機，從而實現對視頻畫面的傳輸。

2.3 OpenWrt系統

OpenWrt系統使主要的路由器系統之一，在很多智能路由器當中都有著廣泛的應用。當前應用的OpenWrt系統能夠對RT5350系統進行全面的支持。在相應系統中對源碼進行下載，對相應的交叉編譯器進行安裝，對相應的驅動軟件進行配置，從而對需要的OpenWrt系統進行編譯，在配合相應的功能軟件，就能夠發揮良好的作用。

2.4 MJPG－streamer

MJPG－streamer是一種視頻流服務器，具有通用攝像頭插件，同時具有網站服務器輸出插件[3]。對這兩種插件進行綜合應用，在HTTP服務器中對USB攝像頭獲取的數據進行復制，用戶通過對服務器的訪問，就能夠對攝像頭中得到的視頻流進行獲取，通過相應的解碼操作，就能夠對視頻圖像進行獲取。

3 頂層控制層

3.1 通信協議定義

在STM32單片機當中，主要對控制協議進行了定義，可以對這一協議進行自行定義，例如，發送0xff、0xff、0x01、0x01的數據包，可以控制小車向前行進。其中，數據包當中的前兩位表示的是對頭碼進行標識，第三位表示的是對對象進行標識，第四位表示的是對數據值進行標識。

3.2 MJPG視頻解碼

在視頻遙控小車但當中，對于以HTTP協議為基礎的MJPG視頻流，使通過RT5350模塊所提供的，因此，需要在上位機軟件端，對相應的軟件解碼視頻流進行編寫，從而對小車拍攝到的視頻畫面進行獲取[4]。例如，在VS2010當中的C＃，其解碼思路主要是，首先視頻地址由HTTP請求獲取，然后對相應的視頻流進行獲取，再對JPEG的頭和尾進行準確的尋找，從而通過相應的終端設備，顯示出獲取的JPEG圖像。

3.3 控制小車電腦程序

在控制小車的過程當中，需要對一個TCP創建，并且與小車的相應端口進行連接，將控制命令通過這一端口進行直接的發送，根據相關的通信協議，就能夠對小車的運行狀態進行控制。例如，在VS2010當中的C＃，其編程思路主要是首先對一個套接字進行創建，其次是要對小車的控制端口、IP地址等進行連接，然后對相應的控制按鍵、控制按鈕等進行繪制，最后對按鍵、按鈕的響應事件進行編寫，對相應的控制命令，采用已連接的套接字進行發送。

4 結論

在智能機器人領域的研究當中，視頻遙控小車是一個十分重要的研究部分，在實際應用中也具有很多方面的作用。基于STM32單片機，視頻遙控小車能夠被計算機進行良好的控制，在控制小車移動的同時，對小車拍攝的視頻進行獲取，從而使其作用得到更為充分的發揮。

[1]羅回彬，巫敏鋒.基于Wi-Fi的可實時視頻同傳的探測小車[J].單片機與嵌入式系統應用，2015（6）：41-43.

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

[3]宋揚，朱江.基于STC12C5A60S2單片機的視頻遙控小車設計[J].電腦知識與技術，2014（1）：180-184.

[4]徐迎曦，李傳鋒，張亞威.基于無線圖像傳輸的智能偵察系統研究[J].計算技術與自動化，2013（3）：46-51.

U469.6

A

1009-6434（2016）03-0079-01