基于Arduino开源平台的WIFI视频监控小车.doc

基于Arduino开源平台的WIFI视频监控小车市面上美国 WowWee公司推出路威（ROVIO）机器人，一个可以通过WiFi无线局域网络控制的八方移动的机器人摄像机，支持使用者利用内部网络或者通过INTERNET来进行远程遥控。通过网络，使用台式电脑、笔记本、智能手机（PDA，SMARTPHONE），PSP和WiLi遥控手柄进行控制，具有实时控制监控、声像传递、根据设定路线（path）巡航，拍照，自动EMAIL。在这里我们可以通过价廉的路由器搭建WIFI视频监控小车。加起来成本一千多元就可以搞定一台可以自己编程玩的机器人。下面是材料清单：材料清单序号材料名称单价1A4WD小车2052ROMEO控制板30035节2300MAH电池65412V电池包1305充电器906上海贝尔 RG-100A路由器557中星微301摄像头 208两自由度DF15MG云台259合计：11241. A4WD是一个铝合金结构的四轮驱动小车，每个轮子都有一个电机作为驱动，马力强劲。首先根据小车附带的安装说明书装配小车车体，如图就是装好的效果。在底盘里面装了5节2300MAH的镍氢充电电池。2. 接下来安装ROMEO扩展板，ROMEO扩展板是一个基于Arduino开源平台的扩展板。因为全球DIY爱好者都在使用，所以提供了丰富的例子程序。基本上想实现的功能都能够找到参考代码。Arduino封装了底层枯燥的寄存器操作，使程序开发都是基于应用的函数调用。输入输出口的定义也是非常直观。程序操作某个口，就对应硬件的某个接口。3. 安装两自由度DF15MG云台及其摄像头，DF15MG云台可以上下左右180度旋转。301摄像头是一个裸板没有外壳，所以体积非常小，用一个红外开关的支架就可以装上去，还需要用热熔胶固定。这里我把摄像头的USB线减掉了很长，消除了很大的牵绊。4. 最复杂也是最重要的设备来了，就是一个无线路由器。路由器需要支持OpenWrt。他是早年思科公司Linksys 释放出WRT54G路由器源码后，DIY爱好者在其上面进行修改增加了很多功能。OpenWrt是基于Linux。Linux 为我们提供了很多免费的软件，我们可以用一个很低的价钱购买像WRT54G的硬件，做成一个小型的 Linux 系统，现在OpenWrt已经提供了100多个已编译好的软件，而且数量还在不断增加，而 OpenWrt SDK 更简化了开发软件的工序。更多关于OpenWrt的资料可以访问OpenWrt 中文:5. 接下来我们来改造路由器。前面我购买过大亚DB120路由器，配置和现在使用的贝尔RG100A一样，我把机壳拆掉，将裸板直接装在了小车上，不幸的是，莫名其妙的就烧掉了。我觉得可能是不小心短路或者静电什么的。所以我建议还是在将必要的线引出后把塑料盖子装上。这个图是拆掉的内部主板图。配置如下：CPU: BCM6358 300Mhz FLASH: 32M内存：16M 6. 将TTL电平的串口引出，线序为1V 3.3V电源输出2G 地3T 数据发送输出4R 数据接收输入在这里只需要将 G, T ,R三条线引出来。我使用了一个USB转TTL的设备做测试，先看看路由器是否能够正常发送数据。将线从机壳后面引出后就可以将外壳固定在小车上面了。下面是安装好的图。7. 接下来的任务就是设置路由器。路由器的设置在爱果联盟 介绍。首先连接网线到电脑。通过网线烧写固件 openwrt-RG100A_DB120-jffs2-128k-cfe.bin这个固件支持RG100A和DB120两种 使用BCM6358处理器的路由器。其他使用这个芯片的路由器你也可以试试。具体如何烧写可以看 相关内容。烧写完毕重启路由器在GOOGLE浏览器输入 用户名：root 密码：admin设置路由器,为了方便调试,把IPV4 address设置成了WIFI 参数，设置为AP，无加密。设置一遍密码，我发现如果不设置一下，后面putty 软件无法登陆。设置完后reboot。等待跳转到登陆界面说明重启成功。8. 安装 winscp429setup.exe软件WinSCP是一个 Windows 环境下使用 SS H的开源图形化 SFTP 客户端。同时支持 SCP 协议。它的主要功能就是在本地与远程计算机间安全的复制文件。打开WinSCP 如图设置登陆名密码及其文件传输协议。点击保存，然后登录。中途会有几个错误警告不用管。 安装winSCP好后用这个软件将wifirobot_1.2_brcm63xx.ipk上传至路由器root下的根目录。此时打开 putty.exe PuTTY 是自由的跨平台 Telnet/SSH 客户端，同时在 Win32 和 Unix 系统下模拟 xterm 终端。输入网址后就可以登录远程设备。此时输入用户名：root 密码：admin输入命令cd / 回车Ls / 回车显示root目录的文件 这个界面有点像DOS。此时能看到刚才拷贝进去的wifirobot_1.2_brcm63xx.ipk文件输入下面的命令执行安装程序：opkg install wifirobot_1.2_brcm63xx.ipk正常的会看到以下的进度且不会出现错误安装完成后，请先reboot重启下路由重启之后输入命令编辑wifirobot配置文件， 2.6版的需要修改两个配置文件。输入vi /etc/init.d/wifirobot 编辑配置用键盘方向键移到需要编辑的地方，输入小写a进入编辑状态，用数字键盘输入19200,删除键可以删除，编辑完后，按ESC退出编辑状态，将键盘切换为大写英文，连续输入两个大写Z即可保存退出！#!/bin/sh /etc/monSTART=80SSD=start-stop-daemonNAME=wifirobot#video_mod=gspca_zc3xxvideo_mod=gspca_ov519 （这两个是摄像头驱动，有#的就是被屏蔽的，如果大家手上的301摄像头有花屏现象，可以屏蔽另外一个换个驱动试试）ser_name=/dev/ttyS0 （路由TTL口设置，一般都是ttyS0）ser_speed=19200 （TTL波特率设置，要改成19200才能连接ROMEO板）video_name=/dev/video0start() killall mjpg_streamer /dev/null 2&1 |sleep 1 /usr/bin/stty -F $ser_name speed $ser_speed raw -echo /dev/null 2&1 echo Set the serial speed to & /usr/bin/stty -F $ser_name speed $ser rmmod $video_mod /dev/null 2&1 & sleep 2 insmod $video_mod /dev/null 2&1 & sleep 5 #ln -s /dev/v4l/video0 $video_name /usr/bin/mjpg_streamer -b -i input_uvc.so -device $video_name -fps 10 /usr/sbin/lighttpd -f /etc/lighttpd/lighttpd.conf /dev/null 2&1 echo WifiRobot 1.2 started!ESC 两个大写ZZ保存退出，在继续修改第二个配置文件输入vi /web/app_car.php 编辑第二个配置文件rootOpenWrt:/# vi /web/app_car.php?php include lib.php; define(TTS_NAME, /dev/ttyS0); 将这个的也修改成ttyS0 $db_file=data.car; $DB=array_load($db_file); /print_r($_REQUEST); /exit; /$_REQUESTcmd; /$_REQUESTname; /$_REQUESTI; /sleep(10); function send_car($code) send2ser(TTS_NAME,$code); for ($x=0;$x=1000;$x+) return true; if ($_REQUESTcmd=is_read)/. send2ser(TTS_NAME,IR_RD); $tmp=read4ser(TTS_NAME); $ir_data=$tmpdata;- /web/app_car.php 1/283 0%ESC 两个大写ZZ保存退出；输入 cd /在输入ln -s /etc/init.d/wifirobot /etc/rc.d/S70wifirobot这样启动快捷就放到init.d里面，wifirobot程序会随路由自动启动。9. 用winSCP进到路由器，root/etc/config目录下，可以看到network和wireless这些网络配置文件，我们再次配置网络network部分：config interface loopback option ifname lo option proto static option ipaddr option netmask config interface lan option type bridge option ifname eth1 option proto static option netmask option nat 1 option ipaddr (本级路由IP，自行修改) option gateway （本级路由网关，自行修改） option dns 30 （外网DNS，根据当地情况自行修改） config interface wan option _ifname radio0 （这里要把eth?改成radio0） option ifname option proto static option ipaddr 0 （本级路由WAN口的IP，这时候WAN口就是WIFI无线的，自行修改） option netmask option gateway （上级路由网关，自行修改） option dns 30 （外网DNS，根据当地情况自行修改）wireless部分config wifi-device radio0 option type mac80211 option macaddr 00:1e:40:31:28:82 （本级路由WLAN口的MAC地址，每个路由都是不同的，不要直接套用我的，自行修改） option hwmode 11g option disabled 0 option channel 8 （要保持和上级路由一样的信号道，自行修改）config wifi-iface option device radio0 option encryption none （要和上级路由填写一样的WIFI密码） option ssid www （上级路由的SSID，自行修改） option network wan （这里是wan口） option mode stareboot重启路由此时电脑无线网卡重新搜索一个叫做 OpenWrt 无线节点，连接上。使用GOOGLE浏览器输入下面地址即可进入界面。 小车WEB控制界面地址:81/car.php视频地址:8080/?action=stream可以登录这个地址进行进行控制，不知何故使用IE是不能登陆的，使用GOOGLE的浏览器登录没有问题。登录后添加一个视频然后把地址改成上面的地址。通过USB转TTL串口设备连接电脑，电脑端打开一个串口调试软件，波特率设置为19200,然后点击界面按键，看看是否有数据发出。注意串口调试软件需要HEX方式显示。如果有数据说明控制都没有问题。至此路由设置完毕。10. 下面放出ROMEO板的源程序将这个程序使用Arduino 0022 下载进去：#include /舵机控制库/电机控制端口设置#define EN1 5/控制左侧电机速度 #define EN2 6/控制右侧电机速度#define IN1 4/控制左侧电机方向#define IN2 7/控制右侧电机方向#define FORW 0/前进#define BACK 1/后退 #define dataLenMax 16 /设置最大数据帧长度 不大于16Servo servoX; /云台X轴舵机 左右Servo servoY;/云台Y轴舵机 上下/控制电机转动子函数void Motor_Control(int M1_DIR,int M1_EN,int M2_DIR,int M2_EN) /M1/ if(M1_DIR=FORW)/M1电机的方向 digitalWrite(IN1,LOW); /置高，设置方向向前 else digitalWrite(IN1,HIGH);/置低，设置方向向后 if(M1_EN=0)/M1电机的速度 analogWrite(EN1,LOW);/置低，停止 else analogWrite(EN1,M1_EN);/否则，就设置相应的数值 /M2/ if(M2_DIR=FORW)/M2电机的方向 digitalWrite(IN2,LOW);/置高，方向向前 else digitalWrite(IN2,HIGH);/置低，方向向后 if(M2_EN=0)/M2电机的速度 analogWrite(EN2,LOW);/置低，停止 else analogWrite(EN2,M2_EN);/否则，就设置相应的数值void setup() int i; for(i=4;i=7;i+)/设置控制电机的各端口为输出模式 pinMode(i, OUTPUT); Serial.begin(19200);/设置波特率为19200bps servoX.attach(10); servoY.attach(11);/UART通讯命令字宏定义/#define UART_START0 0X55 /通讯数据帧头#define UART_START1 0XAA /通讯数据帧头#define UART_END 0X0A /返回数据包结束标志/ 命令字定义/ 波特率 57600BPS，无奇偶效验，一位停止位。文中的数字都是8位的十六进制数 /2路舵机控制/本指令可同时控制6路舵机，每路可单独控制位置和速度。/字头 桢长度 命令字 S1位置 S1速度 S2位置 S2速度 校验和/55 aa 4 01 /S1位置，s2位置为2个舵机的角度值，范围为0180，90为中位。/S1速度，s2速度为运动的速度值，spd越高，运动速度越快，范围为00xff。/返回值：/字头 桢长度 命令字 应答标志 校验和/55 aa 01 01 S SUM/返回操作标志。设置成功S返回0X01,失败无返回。/#define RC_MOTO_SET 0X01 / 2路舵机控制/2路电机调速控制/本指令可同时控制2路直流电机速度。（机器人头超前方，人面对机器人后方）/字头 桢长度 命令字 左电机 右电机 校验和/55 aa 2 02 S1 S2 SUM /S1,S2分别代表2个电机的PWM输出占空比。0x80代表电机停止，0x00代表正转最大速度（100%占空比,机器人向前），0xff代表反转最大速度（100%占空比机器人向后）。/返回值：/字头 桢长度 命令字 应答标志 校验和/55 aa 01 02 S SUM/返回操作标志。设置成功S返回0X01,失败无返回。/#define MOTO_SET 0X02 /2路电机调速控制void loop() /定义变量 int dataLen = 0; /数据长度 int start_flag = 0; /数据帧起始标志 int data_index = 0; /数据帧索引 int com_index = 0; /命令索引 int temp_char1 = 0; /接收暂存器1 int temp_char0 = 0; /接收暂存器1 int i,x,y; /变量 int state = 0; /接收数据帧状态 1代表有数据帧，0代表没有接收到数据帧 int SUM; /校验和 int RxData32; /数据存储寄存器 int Serial_flag; int Moto1S,Moto2S; /电机1.2 速度控制暂存 int Moto1D,Moto2D;/电机1.2 方向控制暂存 while(1) temp_char1 = Serial.read(); /读取串口数据if(temp_char1!=-1)/有数据接收到 Serial_flag=1; if(start_flag = 0) / 判断 是否有 0X55 0XAA 数据帧头 if( temp_char1 = UART_START1) if(temp_char0 = UART_START0) start_flag = 1; RxData0=UART_START0; RxData1=UART_START1; data_index = 0; com_index = 0; else temp_char0 = temp_char1; else if( com_index 2) switch(com_index) case 0 : RxData2 = temp_char1;/数据长度 dataLen = temp_char1; break; case 1 : RxData3 = temp_char1; /命令字 break; com_index+; else if(data_index dataLen)& (dataLen dataLenMax)/接收数据，同时数据不大于最大数据长度 RxDatadata_index+4 = temp_char1;data_index +; else RxDatadata_index+4 = temp_char1; state = 1; start_flag = 0; if(state = 1)/如果有数据帧接收到 SUM = 0; for(i=0; i=150) x=150; else if(RxData 4=150) y=150; else if(RxData6=30) y=30; else y = RxData6; servoX.write(x); servoY.write(y); state = 0; else if(RxData3 = MOTO_SET) /电机控制命令 /电机1控制量变换/ if(RxData4 = 0X80) Moto1S = 0; else if(RxData4 0X80) /小于0X80的控制数据 代表正转 Moto1D = FORW;/正转 Moto1S = 0xff - RxData4*2; /将0X00最大速度 到0X7F 最小速度，转换为0最小到255最大速度的值 else /大于0X80的控制数据 代表反转 Moto1D = BACK;/反转 Moto1S = (RxData4 - 0X80)*2;