基于OpenWRT的無線小車設計

摘 要：現階段，企業生產水平不斷提高，生產技術面臨著不斷的挑戰，自動化水平的要求也在步步攀升。在這一大環境下，人工智能的發展成為了科技發展及多領域需求的焦點，無線小車作為其中的一員在自動化水平的提升及實際生產過程中均扮演著越來越重要的角色。文章圍繞無線小車的設計為核心展開論述，基于OpenWRT系統，對小車的整體設計、硬件系統設計及軟件系統設計展開探討，并提出了相應的一些方案。

關鍵詞：OpenWRT系統；無線小車；軟件；設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.118

近年來，隨著科技的發展與進步，人工智能逐步滲透生活中的方方面面，在多個領域內發揮著重要作用，無線小車即是其中之一。本文中以無線小車為設計對象，采用OpenWRT操作系統進行設計，其基本功能是通過無線網絡，控制小車運動，同時小車上的圖像采集系統可實現對實時畫面的傳送，從理論角度說，其功能性還可以根據不同的需求加以擴展。

1 總體設計方案

本設計中的智能小車屬輪式移動機器人，其優勢在于結構簡單，控制便捷，在室內地面或較為平坦的環境下可進行較好地工作。在對智能小車進行設計時，需就小車的三個設計方向加以考量，即傳感器系統設計、模式操作設計與基于OpenWRT的無線通信系統設計。在傳感器系統設計中，旨在實現小車的遠程控制，包括障礙物檢測、速度檢測等目標；模式操作設計較為整體，關系到小車運行的方方面面；而無線通訊系統設計，則是基于OpenWRT系統下，搭建無線通信系統，實現對小車的遠程通訊。

2 系統硬件設計

如上圖所示，硬件系統模塊主要包括直流電驅動系統模塊、圖像采集模塊、超聲波測距模塊、無線通信模塊、紅外感應模塊等。具體來說，小車硬件系統的主要構建有單片機、ARM處理器、外圍電路、電源等。本設計中，小車采用兩層架構，其中，上層核心為ARM處理器，其主板采用MINI2440作為其主板，主要功能是采集圖像，并通過無線網絡將圖像將圖像傳送至遠端機器；下層核心為單片機，本設計中采用51單片機，與外圍電路共同組成單片機控制系統，主要作用于兩方面，分別是小車移動的控制和傳感器數據的處理。

直流電驅動系統電路如上圖所示，在直流電驅動系統模塊中，小車的核心構件為L298N芯片，就其自身而言，優勢在于帶載能力強；而外圍電路的重要構件為二極管，將由二極管構成的電橋電路與電機并聯，實現對電機的控制與其預定的運轉。

本設計中，小車的控制方案為H橋控制方案，對小車左右輪驅動的控制依賴于電機4路PWM的輸出，2路PWM輸出即可對一個電機進行控制，兩電機之間以并聯方式相聯。信號ENABLE的高低將直接影響輸出的變化，只有直流電驅動系統芯片使得ENABLE信號為高，才能使得輸出隨輸入變化，否則將處于高阻態。因此，在進行焊接過程中，應將電源引腳與ENABLE引腳VS均接電源VCC。

3 軟件系統設計

本設計中選用OpenWRT操作系統，屬嵌入式Linux系統，其優勢在于OpenWRT支持各種處理器架構，無論是對ARM，X86，PowerPC或者MIPS都有很好的支持。其多達3000多種軟件包，囊括從工具鏈（toolchain），到內核（linux kernel），到軟件包（packages），再到根文件系統（rootfs）整個體系，使得用戶只需簡單的一個make命令即可方便快速地定制一個具有特定功能的嵌入式系統來制作固件。

本設計中小車的操作程序編寫在Kubuntu CodeBlock IDE集成開發環境中進行，并將編譯出的代碼再經ARM eabi較差編譯工具再編譯，再由中斷經由串行口向移動終端燒入交叉編譯后的系統及程序。在通信方面，主機端利用vsftp軟件進行FTP服務器假設，并以無線網卡實現無線局域網建立。在驅動系統方面，可根據MINI2440開發板現有的例程結合小車功能硬件及功能需要進行改寫，編譯后輸入內核。在攝像控制方面，其軟件mjpg-streamer由OpenWRT提供，為軟件包形式，用法比較簡單，參數直接寫在命令行中，通過8080端口輸出為MJPEG格式圖像。本設計中通過Putty進行指令操作，其代碼如下：

mjpg_streamer -i "input_uvc.so -d /dev/video0" -o "output_http.so -p 8080 -w /www/camwww"。

4 結語

綜上所述，為了適應社會生產發展需要，在科學技術發展的推動下，人工智能逐漸嶄露頭角，并在多個領域中扮演著越來越重要的角色。文章以無線小車的設計為核心展開探討，著重對其總體設計、硬件系統設計及軟件系統設計展開闡述，提出相應的設計方案。

參考文獻：

[1]滕泓虬.基于OpenWrt的移動機器人系統設計[J].單片機與嵌入式系統應用，2012，12（01）：50-52.

[2]喻濤.基于無線控制模式的智能小車設計[D].南京理工大學，2015.

作者簡介：徐廣允（1984-），男，云南宣威人，本科，工學學士，講師，研究方向：自動化。