基于OpenWrt的Wifi智能小車實(shí)訓(xùn)方案

1、實(shí)訓(xùn)目的

2、實(shí)訓(xùn)時(shí)長和方式

3、針對人群

4、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目詳細(xì)內(nèi)容

4.1 項(xiàng)目背景

4.2 開發(fā)平臺

4.3 系統(tǒng)硬件組成圖

4.4 系統(tǒng)軟件層次結(jié)構(gòu)

4.5 軟件實(shí)例展示

4.6 涉及到的軟件技術(shù)

5、課程安排

6、實(shí)訓(xùn)老師簡介

7、實(shí)訓(xùn)考核

8實(shí)訓(xùn)

9、實(shí)訓(xùn)地點(diǎn)

10、聯(lián)系我們

本次嵌入式實(shí)訓(xùn)是為了提升學(xué)生的工程技術(shù)經(jīng)驗(yàn)、專業(yè)技術(shù)及相關(guān)基礎(chǔ)知識，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行基于嵌入式平臺的實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)設(shè)計(jì)。實(shí)訓(xùn)內(nèi)容涵蓋了基于Linux系統(tǒng)的核心技術(shù)知識體系，主要涉及C編程技術(shù)、工程開發(fā)中常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法、存儲技術(shù)、Linux核心編程技術(shù)、GUI程序開發(fā)、第三方開源代碼使用、基于Linux系統(tǒng)移植及內(nèi)核開發(fā)、軟件工程、調(diào)試技術(shù)等等諸多方面，并能夠完整體驗(yàn)軟件工程化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程，參與軟件生命周期中實(shí)際實(shí)施過程，適應(yīng)一個(gè)大型嵌入式/物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目分工協(xié)作的過程。豐富、實(shí)用、深入淺出的內(nèi)容，可以把學(xué)生以前學(xué)過的基礎(chǔ)知識，加以融會貫通，讓學(xué)生了解并熟悉到所學(xué)的知識在嵌入式應(yīng)用、3G技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等方面的用途和實(shí)現(xiàn)。通過這次實(shí)訓(xùn)，學(xué)生可以了解、熟悉、掌握軟件工程、規(guī)范編程、軟件開發(fā)技巧、開發(fā)流程、調(diào)試技術(shù)、目前熱門技術(shù)等實(shí)際開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)和方法，鍛煉積累一定的Linux主流技術(shù)的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，為就業(yè)后盡快適應(yīng)工作打下一個(gè)比較好的基礎(chǔ)。

本次實(shí)訓(xùn)時(shí)間為××天，××個(gè)工作周。主要分為三個(gè)階段，第一個(gè)階段主要進(jìn)行復(fù)習(xí)和基礎(chǔ)知識鞏固，第二個(gè)階段學(xué)習(xí)Linux平臺下的核心編程技術(shù)，第三個(gè)階段為項(xiàng)目階段，學(xué)員分組后，獨(dú)立完成分配的項(xiàng)目，最后進(jìn)行答辯。前兩個(gè)階段每天都采用理論講解、實(shí)驗(yàn)鍛煉的方式，使學(xué)員能夠馬上學(xué)以致用。項(xiàng)目階段則要求學(xué)生綜合利用前面學(xué)到的知識，小組成員協(xié)作完成一個(gè)實(shí)際的項(xiàng)目，老師進(jìn)行相應(yīng)的輔導(dǎo)。

實(shí)訓(xùn)主要針對大三、大四學(xué)生（電子信息工程、電子科學(xué)與技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、通信工程、物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)專業(yè)學(xué)生），對C/C++語言有一定掌握，對Linux系統(tǒng)有一定了解。

隨著人們生活水平的提高，各種智能硬件如雨后春筍般在市面上大量涌現(xiàn)。常見的智能手表、智能手環(huán)等智能穿戴設(shè)備已經(jīng)被越來越多的年輕人接受和追捧。還有一些新奇的智能設(shè)備也在慢慢映入人們的眼簾，比如智能助眠燈、智能水杯和無人飛行器等。在這之中，不乏一些有非常高實(shí)用價(jià)值的智能設(shè)備，比如智能機(jī)器人中的一種家用電器設(shè)備——智能掃地機(jī)。那么為什么現(xiàn)在會涌現(xiàn)出如此種類繁多的智能硬件設(shè)備呢，首先是剛才提到的人們的切實(shí)需求，其次是現(xiàn)在的嵌入式技術(shù)的高度發(fā)展。嵌入式技術(shù)在經(jīng)過幾十年的發(fā)展后，現(xiàn)在的發(fā)展方向是微型化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化，也就是說以后用到的很小的電子設(shè)備都可能具備聯(lián)網(wǎng)的功能，具備一些自動收集并處理數(shù)據(jù)的功能。本智能小車項(xiàng)目正是順應(yīng)著這種發(fā)展的趨勢而產(chǎn)生的，通過一個(gè)小型的電動車，搭載相應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動控制和舵機(jī)驅(qū)動控制板，超聲波及紅外傳感器，加上一個(gè)攝像頭和一個(gè)無線路由器組成，結(jié)構(gòu)小巧，但能完成諸多功能，如自動巡跡、自動逼障、視頻采集和遠(yuǎn)程手動控制行駛等。結(jié)合這些功能，小車能完成一些靠人無法完成的操作，比如在狹小的空間內(nèi)進(jìn)行搜索、探測，在有毒害的環(huán)境下進(jìn)行勘測等等。

硬件：

• Ubuntu Linux宿主機(jī)
• Arduino Uno電機(jī)及舵機(jī)控制板
• 無線WiFi路由板
  

軟件：

• GCC交叉編譯工具鏈
• GNU Make工具
• Qt Creator集成開發(fā)環(huán)境
• Arduino集成開發(fā)環(huán)境
• SVN/git軟件版本管理工具
• OpenWrt開發(fā)環(huán)境
  

智能小車的硬件主要由4驅(qū)車輪、舵機(jī)、直流電機(jī)控制及攝像頭舵機(jī)控制板、無線WiFi路由板及攝像頭組成。其中4驅(qū)車輪是小車行駛的組要部件，每個(gè)車輪都有一個(gè)直流電機(jī)，能夠完成前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的動作；舵機(jī)上安裝攝像頭，能夠使攝像頭水平180°范圍偏轉(zhuǎn)和仰俯控制；直流電機(jī)控制及攝像頭舵機(jī)控制板則是控制電機(jī)和舵機(jī)的一塊電路板（可以是一個(gè)普通的單片機(jī)控制板，也可以是Arduino開源硬件電路板），除了電機(jī)和舵機(jī)的驅(qū)動控制外，還可以連接紅外探測器、超聲波發(fā)生和接收器，完成自動巡跡和自動逼障的功能；無線WiFi路由板是進(jìn)行無線WiFi連接的主體，上面運(yùn)行了一個(gè)基于嵌入式Linux的OpenWrt操作系統(tǒng)，能夠完成路由器的工作。硬件的連接情況如下圖所示：

如上圖所示，四驅(qū)車輪的電機(jī)、超聲波傳感器，紅外傳感器通過連接線接到控制板上，從而通過控制板產(chǎn)生電機(jī)驅(qū)動信號和舵機(jī)驅(qū)動信號來控制小車的行駛和攝像頭的角度。另一方面，控制板采集超聲波傳感器、紅外傳感器的信息并處理后，可以實(shí)現(xiàn)自動巡跡和自動避障。

路由板通過串口和控制板相連，從而路由板從網(wǎng)絡(luò)上接收到的命令可以通過串口轉(zhuǎn)發(fā)給控制板，用于手動控制小車的行駛和舵機(jī)的角度�？刂瓢逡部梢酝ㄟ^串口將紅外傳感器和超聲波傳感器的信息發(fā)送給路由板。另外，路由板也會通過攝像頭來采集圖片信息。

路由板上運(yùn)行視頻流播放服務(wù)器，HTTP服務(wù)器，電腦、平板、手機(jī)等終端可以通過網(wǎng)絡(luò)連接到路由板，運(yùn)行視頻播放的客戶端，可以實(shí)時(shí)進(jìn)行視頻監(jiān)控。另外，通過網(wǎng)絡(luò)將控制命令發(fā)送給路由板，可以實(shí)現(xiàn)對小車的控制。

圖4.4 系統(tǒng)軟件層次結(jié)構(gòu)

整個(gè)軟件分成三個(gè)層次，分別運(yùn)行在終端設(shè)備（如電腦、平板、手機(jī)），路由板和控制板上。終端設(shè)備上的程序主要用于流媒體視頻流的播放，小車的控制；路由板上的程序主要運(yùn)行了流媒體（視頻播放）服務(wù)器，HTTP服務(wù)器和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)程序，提供視頻播放，控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等功能�？刂瓢迳系某绦騽t主要解析從串口上受到的數(shù)據(jù)，然后對其進(jìn)行解析，然后控制小車。當(dāng)模式設(shè)為自動巡跡和自動避障模式后，控制板上的程序采集傳感器傳回的數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理后，自動判斷并控制小車的運(yùn)行方向。

圖4.5 路由器配置界面

圖4.6 Android應(yīng)用程序主界面

圖4.7 Android應(yīng)用程序控制界面

• Linux串口編程
• Linux V4L2編程
• Linux多線程編程
• Linux網(wǎng)絡(luò)編程
• Qt網(wǎng)絡(luò)編程
• OpenWrt系統(tǒng)移植
• Arduino開發(fā)