【机器人创意工作室教程一】WIFI智能小车机器人基本原理

liuviking · 发表于 2012-5-13 11:58:55

WIFI智能小车机器人是很多人童年时的梦想，就好比当年看着《小鬼当家》里面的那个视频遥控车一样，看着就激动！
然而对于大部分初学者而言，本身并非电子专业，也不是计算机专业，可是却对WIFI/蓝牙控制的智能小车机器人情有独钟，怎么办呢？对于一个专业不对的人来说，确实是隔行如隔山，但是没有关系，从今天起，WIFI机器人网·机器人创意工作室不间断地推出一系列教程，手把手教你如何DIY一个属于自己的智能小车机器人。

鉴于蓝牙智能车和WIFI智能车其实很类似的，只是把WIFI模块换成了蓝牙模块，所以蓝牙车就不再详细阐述了，弄明白了WIFI车，蓝牙车也一样的。
OK，进入正题，机器人创意工作室教程第一讲《WIFI智能小车机器人基本原理》
我们的这款WIFI智能小车机器人采用的路由器+PC或者手机、网页控制方式。其基本原理分为4大块：
1、把普通的无线路由器通过刷入开源的Openwrt系统，使之成为一个运行了Linux系统的小电脑，何为Openwrt? 请看：

什么是OpenWRT? 　　1. 关于 OpenWrt 　　当Linksys 释放 WRT54G/GS 的源码后，网上出现了很多不同版本的 Firmware 去增强原有的功能。大多数的 Firmware 都是99%使用 Linksys的源码，只有1%是加上去的，每一种 Firmware 都是针对特定的市场而设计，这样做有2个缺点，第一个是难以集合各版本Firmware的长处，第二个是这版本距离 Linux 正式发行版越来越远。OpenWrt 选择了另一条路，它从零开始，一点一点的把各软件加入去，使其接近 Linksys 版 Firmware的功能，而OpenWrt 的成功之处是它的文件系统是可写的，开发者无需在每一次修改后重新编译，令它更像一个小型的 Linux 电脑系统，也加快了开发速度。

以上解释摘自百度百科。简而言之，就是从思科的路由源码改造过来的，一个适用于某些特定芯片的路由器的小型Linux系统，有了这个系统，我们的路由就不再是上网那么简单了，我们可以在上面安装各种程序、驱动，以路由为平台，用户可以自由地加载USB摄像头、网卡、声卡、等等设备。
我们的WIFI板上运行着一款程序，叫做mjpg-streamer，这个程序可以把USB摄像头的视频进行编码，然后通过WIFI返回给上位机，这样，我们就可以看到来自机器人的视频了。
同时路由一般都预留有TTL串口，TTL串口是用来调试或者刷机用的，我们把这个TTL串口引出来，然后通过安装在路由里面的Ser2net软件，就能把来自WIFI信道的指令转到串口输出，而串口在这里的作用就是与单片机芯片MCU通信，让单片机知道用户要让他做什么动作。关于TTL的介绍，请看后文。
WIFI(路由)模块：

2、单片机系统与下位机
单片机系统也是一个最简单的小电脑系统，但是它的频率很低，不适合进行大数据的运算，它的主要功能是通过控制其输出引脚（IO口）的电平高低，从而让电机驱动芯片驱动电机正转或者反转，实现机器人的前进、后退。
我们把跑在单片机系统里面的程序称之为下位机，这个程序的作用就是接收来自上位机的指令，并进行解码分析，了解用户发出的是何种动作，然后让单片机芯片的指定引脚进行高低电平赋值，当然这个指令的上一级发送单位是WIFI模块，也就是路由，再往上一级是PC/手机等控制端，也就是上位机。
这里说一下TTL串口，TTL串口是一种通信串口，一般就三根数据线：TX 发送数据，RX 接收数据 GND 地线。TTL的电平一般是5V以下，目前常见的路由和单片机的串口都是TTL电平的，只有同样电平类型的才能进行通信，否则不仅没法通信，还可能烧电路。
除了TTL串口，还有一种称为RS232电平的串口，也叫9针串口，就是普通台式机后面的串口，这种串口的电平不是TTL的，所以调试时不能直接用这种串口和我们的各种模块通信，必须购买232转TTL电平小板。

针对于工作室出品的驱动板，我们的源代码是公开的，有一定基础的车友可以到这里下载，并进行改造：http://www.wifi-robots.com/thread-367-1-1.html
单片机（MCU）系统：

3、电机驱动电路
上面说过，单片机可以把上位机发过来的指令进行解析，通过判断指令，然后让自身的某个引脚电平拉高或拉低，但是单片机的引脚输出电流很小，你可以让他点亮LED灯，但是驱动我们这种大车体是不可能的，所以需要一个驱动芯片来驱动电机运转，也就是说，单片机用引脚电平的方式告知驱动模块，比如，单片机的引脚P10-P13为1010时，驱动模块就输出两路前进的电压，车子就前进了，如果是0101时，车子就后退了。
驱动电路模块：

4、上位机
上位机就是发送指令的部分，我们通过上位机发送指令到WIFI模块/路由器，然后通过路由器的转换，把指令转给单片机，从而机器人执行我们的指令，同时上位机向路由发送一个视频请求，路由端的视频处理程序会把获取的USB摄像头视频传回上位机，上位机进行解码，并显示。
上位机的编写涉及到高级语言编程，对于非此专业的车友，我们工作室已经有现成的上位机供大家免费使用了，PC版的，目前更新的为V1.27版本，下载地址为： http://www.wifi-robots.com/thread-2985-1-1.html
安卓手机/PAD版的控制端:http://www.wifi-robots.com/thread-2854-1-1.html
上位机的编写其实就是通过TCP/UDP等通信方式，用Socket连接把数据发送到路由端，在这里，我们的上位机是Client模式，路由端是服务器模式，这样的好处是不需要什么转发操作，我们直接连接WIFI智能小车机器人就可以操控了。

好的，总结一下：整个智能小车机器人的工作方式即为
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