王 浩

(蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程學(xué)院，江蘇太倉 215411)

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基于RT5350嵌入式平臺的無線智能小車控制系統(tǒng)設(shè)計

王 浩

(蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程學(xué)院，江蘇太倉 215411)

隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，基于WIFI無線通信的嵌入式應(yīng)用應(yīng)運(yùn)而生，本文設(shè)計一種基于RT5350嵌入式平臺，利用WIFI無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)PC端無線控制智能小車.系統(tǒng)由RT5350嵌入式通信處理模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊以及電機(jī)模塊組成.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該系統(tǒng)操作方便和可靠性強(qiáng)，具有一定的應(yīng)用前景.

RT5350；WIFI；PC；智能小車

隨著嵌入式技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對智能化產(chǎn)品需求不斷擴(kuò)大，希望通過WIFI無線通信方式與智能化產(chǎn)品交互，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無線控制.由于WIFI無線網(wǎng)絡(luò)相比傳統(tǒng)的通信方式具有覆蓋面積大、布線比較簡單、傳輸速度快等優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用在民用和工業(yè)領(lǐng)域.本文提出一種基于RT5350嵌入式平臺，利用其具有的WIFI功能，實(shí)現(xiàn)智能小車無線控制的設(shè)計方案，通過智能小車上的RT5350嵌入式無線通信處理模塊和PC端進(jìn)行無線通信，可以很好的實(shí)現(xiàn)小車前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)以及停止操作.

1 總體設(shè)計

為了提高傳統(tǒng)智能小車控制系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性，使智能小車控制系統(tǒng)更加模塊化，本系統(tǒng)以RT5350嵌入式無線通信處理模塊為核心，構(gòu)建WIFI主體網(wǎng)絡(luò)的AP端，PC端通過WIFI方式連入智能小車控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸功能.具體來說，PC端首先通過WIFI方式將控制智能小車的命令發(fā)送至RT5350嵌入式平臺中的無線通信處理模塊，然后RT5350嵌入式平臺中的無線通信處理模塊收到控制命令之后進(jìn)行處理解析轉(zhuǎn)換為控制信號，最后通過GPIO口發(fā)送至智能小車的電機(jī)驅(qū)動模塊實(shí)現(xiàn)車輪電機(jī)動作控制.系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如圖1所示.

圖1 智能小車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計

2.1 RT5350無線通信處理模塊硬件設(shè)計

無線通信處理模塊硬件組成主要包括RT5350的SOC芯片、WIFI收發(fā)模塊、電源和外部存儲器等，其中RT5350 SOC是Ralink雷凌公司最新推出的一款集無線射頻傳輸與嵌入式微控制于一體的高科技WIFI應(yīng)用芯片，CPU內(nèi)核采用的是高性能、合成度高的MIPS24KEC芯片，最高主頻能達(dá)到360MHz，可支持嵌入式Linux系統(tǒng)的運(yùn)行.另外RT5350的SOC芯片外置接口配置豐富，有串口、I2C、I2S、兩個網(wǎng)口，及多個GPIO，本系統(tǒng)通過RT5350的GPIO引腳輸出的高低電平控制電機(jī)驅(qū)動模塊，從而控制電機(jī)的運(yùn)行.具體結(jié)構(gòu)如圖2所示.

圖2 RT5350網(wǎng)關(guān)硬件組成

2.2 電機(jī)驅(qū)動模塊硬件設(shè)計

電機(jī)驅(qū)動模塊主要采用ST意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的L298N高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動芯片.該芯片采用15腳封裝.主要特點(diǎn)是：工作電壓高，最高工作電壓可達(dá)46V，持續(xù)工作電流為2A；額定功率25W.它內(nèi)含兩個H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動器，可以用來驅(qū)動直流電動機(jī)和步進(jìn)電動機(jī)等負(fù)載.L298N芯片驅(qū)動電機(jī)的硬件電路如圖3所示.

圖3 L298N電機(jī)驅(qū)動模塊

2.3 直流電機(jī)控制過程設(shè)計

電機(jī)驅(qū)動模塊的L298N的1腳和15腳發(fā)射極分別單獨(dú)引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號.IN1，IN2，IN3，IN4接收脈沖信號，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之間分別接電動機(jī)的M1和M2.5，7，10，12腳接輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn).ENA，ENB控制使能端，高電平有效.電機(jī)驅(qū)動模塊的控制智能小車的行駛方向及直流電機(jī)M1和M2狀態(tài)如表1所示.

表1 控制方向及直流電機(jī)狀態(tài)

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計

軟件是智能小車實(shí)現(xiàn)控制功能的核心，主要包括電機(jī)驅(qū)動程序部分和客戶端(PC端)與服務(wù)器端(智能小車)的TCP網(wǎng)絡(luò)通信部分.

3.1 電機(jī)驅(qū)動程序設(shè)計

電機(jī)驅(qū)動部分主要是驅(qū)動電機(jī)實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)以及停止操作，具體的實(shí)現(xiàn)函數(shù)框架如下：

static long motor_drv_unlocked_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)

{

switch(cmd)

{

case WIFI_Car_RUN:小車前進(jìn);break;

case WIFI_ Car _BACK:小車后退;break;

case WIFI_ Car _LEFT:小車左轉(zhuǎn)彎;break;

case WIFI_Car_RIGHT:小車右轉(zhuǎn)彎;break;

case WIFI_Car_STOP:小車停止;break;

default:break;

}

return 0;

}

3.2 WIFI網(wǎng)絡(luò)通信程序設(shè)計

由于PC端和智能小車之間通過無線局域網(wǎng)進(jìn)行通信，其兩端實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸可以采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的API編程實(shí)現(xiàn)，由客戶端部分(PC端)和服務(wù)器端(智能小車)組成C/S軟件架構(gòu)，客戶端和服務(wù)器端通過基于WIFI的無線通信鏈路取得連接.客戶端在后端控制臺(PC機(jī))上，主要完成兩個任務(wù)，一是提供可視化的操作和顯示界面，二是與服務(wù)器連接，將指令傳遞給服務(wù)器和接收服務(wù)器反饋數(shù)據(jù)；服務(wù)器端位于智能小車平臺的RT5350核心控制器上，主要完成命令的解析處理，并將處理的命令發(fā)送到電機(jī)驅(qū)動程序部分，通過電機(jī)驅(qū)動程序完成對智能小車的運(yùn)動控制.WIFI網(wǎng)絡(luò)通信流程如圖4所示.

圖4 WIFI網(wǎng)絡(luò)通信流程

4 系統(tǒng)測試

為了驗(yàn)證PC端利用WIFI無線網(wǎng)絡(luò)通信方式實(shí)現(xiàn)對智能小車運(yùn)動控制，本系統(tǒng)采用QT編程實(shí)現(xiàn)客戶端操作界面功能，如圖5所示.當(dāng)智能小車上電之后，RT5350控制器產(chǎn)生AP熱點(diǎn)，將PC機(jī)連入其創(chuàng)建的WIFI網(wǎng)絡(luò)，通過QT操作界面設(shè)置網(wǎng)絡(luò)IP和端口號，建立TCP連接，一旦連接成功之后，可以在操作界面上無線控制智能小車的運(yùn)動軌跡.通過測試，功能一切正常.

圖5 智能小車操作界面

5 結(jié)束語

文中基于RT5350嵌入式平臺，提出了一種無線智能小車控制系統(tǒng)解決方案，設(shè)計了以RT5350嵌入式無線通信處理模塊為核心，構(gòu)建無線通信的AP熱點(diǎn)模式，PC端通過WIFI加入無線網(wǎng)絡(luò)之后發(fā)送控制命令，從而控制電機(jī)驅(qū)動模塊以實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)及停止操作.運(yùn)行試驗(yàn)表明：基于RT5350嵌入式平臺的無線智能小車控制系統(tǒng)具有通信可靠、抗干擾性好等優(yōu)點(diǎn).

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Design of Wireless Intelligent Car Control System Based on RT5350 Embedded Platform

WANG Hao

(School of Electrical Engineering, Suzhou Chien-shiung Institute of Technology, Taicang, 215411, China)

With the continuous development of wireless communication technology, embedded application based on WIFI wireless communication comes into being, system is designed based on RT5350 embedded platform and realize PC wireless control intelligent car terminal using the WIFI wireless communication technology. The system is composed of RT5350 embedded communication processing module, motor drive module and a motor module. The experimental results demonstrated that system is easy to operate and high reliability and has a good application prospect.

RT5350; WIFI; PC; intelligent car

2016-10-08

江蘇省高等職業(yè)院校專業(yè)帶頭人高端研修資助項目(2016GRFX048)；2016年度江蘇省現(xiàn)代教育技術(shù)研究課題(2016-R-49700)；太倉市科技計劃項目

王 浩(1971-)，男，安徽滁州人，蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程學(xué)院副教授.

TP273

A

1672-2590(2016)06-0075-05