劉力

【摘 要】利用Arduino嵌入式開發(fā)板實(shí)現(xiàn)基于藍(lán)牙串口的通信遠(yuǎn)程遙控小車。

【關(guān)鍵詞】Arduino；Android；Bluetooth；UIUD

1 概述

本文描述了，如何基于Arduino和Android之間藍(lán)牙通信的遠(yuǎn)程遙控車，并且詳細(xì)的描述了技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

1.1 Ardunio

Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺(tái)，包含硬件（各種型號(hào)的Arduino板）和軟件（Arduino IDE）。由一個(gè)歐洲開發(fā)團(tuán)隊(duì)最早于2005年冬季開發(fā)。其成員包括Massimo Banzi，David Cuartielles，Tom Igoe，Gianluca Martino，David Mellis和Nicholas Zambetti。Arduino能通過各種各樣的傳感器來感知環(huán)境，通過控制燈光、馬達(dá)和其他的裝置來反饋、影響環(huán)境。板子上的微控制器可以通過Arduino的編程語言來編寫程序，編譯成二進(jìn)制文件，燒錄進(jìn)微控制器。對(duì)Arduino的編程是利用 Arduino編程語言 （基于Wiring）和Arduino開發(fā)環(huán)境（基于 Processing）來實(shí)現(xiàn)的?；贏rduino的項(xiàng)目，可以只包含Arduino，也可以包含Arduino和其他一些在PC上運(yùn)行的軟件，他們之間進(jìn)行通信 （比如 Flash， Processing， MaxMSP）來實(shí)現(xiàn)。

1.2 BlueTooth

藍(lán)牙一種無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)固定設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備和樓宇個(gè)人域網(wǎng)之間的短距離數(shù)據(jù)交換（使用2.4—2.485GHz的ISM波段的UHF無線電波）。藍(lán)牙技術(shù)最初由電信巨頭愛立信公司于1994年創(chuàng)制。藍(lán)牙使用跳頻技術(shù)，將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分割成數(shù)據(jù)包，通過79個(gè)指定的藍(lán)牙頻道分別傳輸數(shù)據(jù)包。每個(gè)頻道的頻寬為1 MHz。藍(lán)牙4.0使用2 MHz 間距，可容納40個(gè)頻道。藍(lán)牙是基于數(shù)據(jù)包、有著主從架構(gòu)的協(xié)議。一個(gè)主設(shè)備至多可和同一微微網(wǎng)中的七個(gè)從設(shè)備通訊。所有設(shè)備共享主設(shè)備的時(shí)鐘。分組交換基于主設(shè)備定義的、以312.5μs為間隔運(yùn)行的基礎(chǔ)時(shí)鐘。兩個(gè)時(shí)鐘周期構(gòu)成一個(gè)625μs的槽，兩個(gè)時(shí)間隙就構(gòu)成了一個(gè)1250μs的縫隙對(duì)。在單槽封包的簡(jiǎn)單情況下，主設(shè)備在雙數(shù)槽發(fā)送信息、單數(shù)槽接受信息。而從設(shè)備則正好相反。封包容量可長(zhǎng)達(dá)1、3、或5個(gè)時(shí)間隙，但無論是哪種情況，主設(shè)備都會(huì)從雙數(shù)槽開始傳輸，從設(shè)備從單數(shù)槽開始傳輸。

1.3 Android智能手機(jī)

Android是一種基于Linux的自由及開放源代碼的操作系統(tǒng)，主要使用于移動(dòng)設(shè)備，如智能手機(jī)和平板電腦，由Google公司和開放手機(jī)聯(lián)盟領(lǐng)導(dǎo)及開發(fā)。尚未有統(tǒng)一中文名稱，中國(guó)大陸地區(qū)較多人使用“安卓”或“安致”。Android操作系統(tǒng)最初由Andy Rubin開發(fā)，主要支持手機(jī)。2005年8月由Google收購(gòu)注資。2007年11月，Google與84家硬件制造商、軟件開發(fā)商及電信營(yíng)運(yùn)商組建開放手機(jī)聯(lián)盟共同研發(fā)改良Android系統(tǒng)。隨后Google以Apache開源許可證的授權(quán)方式，發(fā)布了Android的源代碼。第一部Android智能手機(jī)發(fā)布于2008年10月。Android逐漸擴(kuò)展到平板電腦及其他領(lǐng)域上，如電視、數(shù)碼相機(jī)、游戲機(jī)等，全世界采用這款系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)量已經(jīng)達(dá)到10億臺(tái)。

2 Arduino實(shí)現(xiàn)

該系統(tǒng)采用Arduino作為嵌入式的開發(fā)主板，基于Android手機(jī)的App提供遠(yuǎn)程遙控功能，使用藍(lán)牙作為通信數(shù)據(jù)交換的承載。當(dāng)Ardunino收到數(shù)據(jù)后，翻譯成對(duì)應(yīng)的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，去驅(qū)動(dòng)相關(guān)部件。由于Ardunio的特性，它的驅(qū)動(dòng)模塊像積木一樣的是層層搭建，所以整體硬件層次從上到下依次疊加，分別是：藍(lán)牙模塊，傳感器模塊，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展板，Arduino母板

2.1 馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板

我們使用 L298 擴(kuò)展板作為馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板，由于我們使用的9V的外置電源，我們驅(qū)動(dòng)2個(gè)馬達(dá)，需要提供穩(wěn)定的電源與電壓

2.2 傳感器擴(kuò)展版

由于馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板遮蓋住了所有的串口接口，我們不得不在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板的上層覆蓋一個(gè)傳感器擴(kuò)展版版，來連接相應(yīng)的外置串口設(shè)備，具體功能如下：

Arduino的端口擴(kuò)展成3P接口，直插3P傳感器模塊。14個(gè)數(shù)字口（6個(gè)PWM口），6個(gè)模擬口。

豐富的通信和存儲(chǔ)模塊接口。中部直插Xbee封裝的藍(lán)牙、WIFI和Xbee通信模塊。旁邊設(shè)置了普通藍(lán)牙模塊、APC和SD卡的擴(kuò)展接口。

外部電源擴(kuò)展，為你的Arduino作品提供持久續(xù)航。擴(kuò)展板角落接線柱為主控器和擴(kuò)展板供電，中部接線柱為數(shù)字口上的舵機(jī)供電。

2.3 藍(lán)牙模塊

我們使用JY-MCU作為藍(lán)牙模塊，該模塊提供了藍(lán)牙串口服務(wù)和內(nèi)置的藍(lán)牙協(xié)議，只需使用串口，按照對(duì)應(yīng)的規(guī)則連接藍(lán)牙模塊，并使用基于藍(lán)牙串口通信協(xié)議。

3 相關(guān)功能代碼

3.1 Arduino藍(lán)牙，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)代碼

4 試驗(yàn)結(jié)果

按照該設(shè)計(jì)方案，能夠達(dá)到通過android智能手機(jī)，基于藍(lán)牙通信，可以完全控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)小車的各種方向的行走。

5 結(jié)束語

本文給出了，一個(gè)基于Android手機(jī)藍(lán)牙模塊連接Arduino藍(lán)牙的遠(yuǎn)程控制遙控車的應(yīng)用，相信隨著Arduino電子積木的興起，相有越來越多的基于Arduino的應(yīng)用涌現(xiàn)出來。

[責(zé)任編輯：王偉平]