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標(biāo)題: 基于藍(lán)牙的遙控攝像車遙控通信設(shè)計 [打印本頁]

作者: 不要加香菜 時間: 2017-8-1 10:20
標(biāo)題: 基于藍(lán)牙的遙控攝像車遙控通信設(shè)計

摘要：針對多變環(huán)境攝像的環(huán)境，遙控攝像車多為無線遙控，也需要對環(huán)境有一定檢測和處理。因此，遙控通信的復(fù)雜程度比較大。本文通過程序設(shè)計，依托藍(lán)牙的數(shù)據(jù)傳輸完成對攝像車的控制及其他多種功能。
關(guān)鍵詞：攝像車    遙控    藍(lán)牙通信
目的
編寫通信程序，通過藍(lán)牙所發(fā)送的數(shù)據(jù)控制攝像車的運行，并且返回車子運行時的參數(shù)和環(huán)境狀態(tài)等參數(shù)到遙控器顯示屏顯示。
總體設(shè)計
通信設(shè)計分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩部分，硬件設(shè)計為藍(lán)牙設(shè)計，這里我們采用已有模塊使用；軟件設(shè)計為通信程序設(shè)計和協(xié)議設(shè)計。
藍(lán)牙設(shè)備
現(xiàn)有藍(lán)牙模塊的功能比較穩(wěn)定，設(shè)計技術(shù)成熟。我們根據(jù)設(shè)計需求，選擇要使用的藍(lán)牙模塊。通信時需要車子與遙控之間是雙向通信，互相發(fā)送數(shù)據(jù)。因此，選擇可以主從機(jī)一體化的藍(lán)牙模塊。所選藍(lán)牙傳輸距離：視距10米，F(xiàn)lash存儲容量：6-8Mbit，滿足當(dāng)前設(shè)計需求。藍(lán)牙模塊相應(yīng)參數(shù)過多，這里不做詳細(xì)介紹。
程序設(shè)計
通信設(shè)計主體在于通信協(xié)議的設(shè)計。之前介紹了遙控與車子之間是雙向通信，且通信數(shù)據(jù)復(fù)雜繁多。通過用藍(lán)牙發(fā)送簡單數(shù)據(jù)來完成通信任務(wù)是不可能。藍(lán)牙所傳輸數(shù)據(jù)在0-255之間，256個數(shù)據(jù)根本不能控制車子的各種精細(xì)動作和顯示車子運行參數(shù)和環(huán)境數(shù)據(jù)。因此，要通過設(shè)計通信協(xié)議將數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)充，加大通信數(shù)據(jù)的大小，實現(xiàn)復(fù)雜數(shù)據(jù)的傳輸。
初步構(gòu)想，將數(shù)據(jù)拆分多個簡單數(shù)據(jù)，依次發(fā)送。把復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行拆分，拆分為高低位，這樣就可以把所發(fā)數(shù)據(jù)由256擴(kuò)充到65536。在65536的數(shù)據(jù)大小傳輸能夠分別完成攝像車的精細(xì)測量和操作（攝像頭三維度角度調(diào)整、車子舵機(jī)精度角度調(diào)節(jié)、環(huán)境參數(shù)精度分辨）。
上面我們能夠完成單一動作的高精度控制，但是需要控制或測量的對象不是一個，為此需要進(jìn)一步設(shè)計通信程序，來完成全局的控制和測量。進(jìn)一步設(shè)計，我們需要傳輸大量的數(shù)據(jù)，要想數(shù)據(jù)能過不出錯的傳輸，就要對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類分批發(fā)送。
先將所有的數(shù)據(jù)分類編號，按發(fā)送順序或發(fā)送頻率排好序，按照序列進(jìn)行編號并且做好記錄注明。但是多數(shù)據(jù)傳輸時，傳輸連接不穩(wěn)斷開或數(shù)據(jù)輸出跳變出錯后，重連數(shù)據(jù)傳輸會導(dǎo)致數(shù)據(jù)接收解算出現(xiàn)錯誤，導(dǎo)致車子不受控制。因此，設(shè)計時考慮到上述問題，需要將數(shù)據(jù)進(jìn)行打包處理，使得錯誤數(shù)據(jù)對程序應(yīng)降到最小。采用現(xiàn)有一些通信協(xié)議模型，我們設(shè)計了如圖1的程序流程，這樣一個錯誤的數(shù)據(jù)只會影響一個參數(shù)的大小，并且在下一次相同參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸過來時被刷新替代。
簡述一下框圖流程，我們把最大數(shù)據(jù)255作為數(shù)據(jù)報頭，當(dāng)接受255時，數(shù)據(jù)接收正式開始接收存儲，之后依次會有數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)正負(fù)值、數(shù)據(jù)高低位的數(shù)據(jù)傳輸，最后接收完數(shù)據(jù)后進(jìn)入數(shù)據(jù)整合程序，完成數(shù)據(jù)的還原，發(fā)給控制程序和相應(yīng)程序運算使用。這個框架只是為了大數(shù)據(jù)量所開發(fā)的通用通信設(shè)計，我們實際最后整車所用的數(shù)據(jù)大體在30多個數(shù)據(jù)，我們可以將流程簡化一步，將第二步數(shù)據(jù)類型和第三步數(shù)據(jù)正負(fù)值，整合在同一個數(shù)據(jù)內(nèi)發(fā)送出去。這樣系統(tǒng)在長周期內(nèi)，控制頻率更高了，控制性能指標(biāo)提升了。

圖1
實驗過程
上面我們分析了理論設(shè)計思想，下面我們來用實踐來一步步完善程序調(diào)試。
藍(lán)牙連接調(diào)試
我們首先要連接藍(lán)牙保證通訊媒介的正常使用。藍(lán)牙調(diào)試主要有藍(lán)牙命名、密碼設(shè)定、工作頻率設(shè)定、主從機(jī)設(shè)定等。這些相關(guān)設(shè)定我們通過AT指令來完成，設(shè)定藍(lán)牙完成后，藍(lán)牙能過正常連接在一起。再連接完成后，我們進(jìn)行簡單數(shù)據(jù)的傳輸，測試通信能正常完成。調(diào)試完成進(jìn)入第二步。
數(shù)據(jù)接收調(diào)試
通過設(shè)計程序使得我們能控制此時發(fā)送數(shù)據(jù)的值，通過將發(fā)送數(shù)據(jù)顯示在顯示屏上，檢查數(shù)值與我們發(fā)送的數(shù)據(jù)相同。數(shù)據(jù)是相互對傳的，在接收進(jìn)行簡單計算返回數(shù)據(jù)，進(jìn)行顯示對比數(shù)據(jù)沒有異常。要長時間通信，檢測通訊數(shù)據(jù)在長期工作下不出現(xiàn)錯誤。完成測試后，進(jìn)入下一步。
通信程序調(diào)試
編寫完整的通信程序，依次測試每個數(shù)據(jù)的傳輸和解算整合，并將每個數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示屏，逐個檢查沒有出現(xiàn)錯誤傳輸或異常現(xiàn)象。在正常工作情況下完成測試后，進(jìn)行異常工作測試。將通訊設(shè)備移到通訊的極限距離外一段時間，再拿回連接，記錄設(shè)備重連后的接收數(shù)據(jù)，對比數(shù)據(jù)能夠恢復(fù)正常通訊的數(shù)據(jù)。完成全部測試，證明程序設(shè)計沒有錯誤，可以使用該程序進(jìn)行工作。
總結(jié)
我們通過設(shè)計通信程序，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、拆分等手段，并依次發(fā)送數(shù)據(jù)。從而，利用小數(shù)據(jù)發(fā)送的藍(lán)牙完成了大數(shù)據(jù)量的發(fā)送，完成對車子整體控制和相關(guān)環(huán)境因素的測量。
附錄：部分程序代碼
發(fā)送數(shù)據(jù)的選擇程序第一段無降頻處理
if(fangsongshunxu==0)
   {
      sci_int_send(sudu);
   }
   if(fangsongshunxu==1)
   {
      sci_int_send(zhuanxiang);
   }
   if(fangsongshunxu==2)
   {
      sci_int_send(sxtzuoyou);
   }
   if(fangsongshunxu==3)
   {
      sci_int_send(sxtfuyang);
   }
   if(fangsongshunxu==4)
   {
      sci_int_send(dangwei);
   }
   if(fangsongshunxu==5)
   {
      sci_int_send(sxtqijiang);
   }
   if(fangsongshunxu==6)
   {
      sci_int_send(canshutiaozheng);
      canshutiaozheng=0;
   }
   if(fangsongshunxu==7)
   {
      sci_int_send(moshi);
   }
   if(fangsongshunxu==8)
   {
      sci_int_send(shuzhijiao);
   }
   fangsongshunxu=fangsongshunxu+1;
   if(fangsongshunxu>8)
   {
      fangsongshunxu=0；
   }
通過fangsong變量的值降低發(fā)送頻率
if(fangsongshunxu==0&&fangsong==0)
   {
      sci_int_send(chejiao);
      fangsong=1;
   }
   if(fangsongshunxu==1&&fangsong==0)
   {
      sci_int_send(gdzxp);
      fangsong=1;
   }
   if(fangsongshunxu==2&&fangsong==0)
   {
      sci_int_send(gdzxd);
      fangsong=1;
   }
   if(fangsongshunxu==3&&fangsong==0)
   {
      sci_int_send(gdsudu);
      fangsong=1;
   }
   if(fangsongshunxu==4&&fangsong==0)
   {
      sci_int_send(jiaosuduyushe);
      fangsong=1;
   }
      if(fangsongshunxu==5&&fangsong==0)
   {
      sci_int_send(G);
      fangsong=1;
   }
   if(fangsongshunxu==6&&fangsong==0)
   {
      sci_int_send(zxzhongzhi);
      fangsong=1;
   }
   if(fangsongshunxu==7&&fangsong==0)
   {
      sci_int_send(yutaizhongzhi);
      fangsong=1;
   }
   if(fangsongshunxu==8&&fangsong==0)
   {
      sci_int_send(sxtfuyangzz);
      fangsong=1;
   }
   if(fangsongshunxu==9&&fangsong==0)
   {
      sci_int_send(wendu);
      fangsong=1;
   }

   if(fangsongshunxu>9)
   {
      fangsongshunxu=0;
   }
//串口發(fā)送//
//---------------------------------------------------------------------
// 函數(shù)功能：UART0_Init初始化
// 形式參數(shù)：  無
// 函數(shù)返回值：無
//---------------------------------------------------------------------
void UART0_Init(void)
{
  SCI0CR1 = 0x00;
  SCI0CR2 = 0x2C;    //接收中斷使能，發(fā)送接收使能
  SCI0BD  = 0x2b;    //波特率配置成115200
                  //When IREN = 0 then
                  //SCI baud rate = SCI bus clock / (16 x SBR[12:0])
}
//---------------------------------------------------------------------
// 函數(shù)功能：SCI0發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù)
// 形式參數(shù)：  byte ch：發(fā)送的一個字節(jié)數(shù)據(jù)
// 函數(shù)返回值：無
//---------------------------------------------------------------------
void UART0_SendByte(byte ch)
{
  while(!(SCI0SR1&0x80));
  SCI0DRL = ch;
}
//---------------------------------------------------------------------
// 函數(shù)功能：SCI0發(fā)送字符串?dāng)?shù)據(jù)
// 形式參數(shù)： byte *pBuff    發(fā)送緩沖區(qū)
//             int Length 發(fā)送字節(jié)的長度
// 函數(shù)返回值：無
//---------------------------------------------------------------------
void UART0_SendPacket(byte *pBuf,int pBuf_Length)
{
  int i;
  for(i=0;i<pBuf_Length;i++)
  {
while(!(SCI0SR1&0x80));
SCI0DRL=*(pBuf+i);
  }
}
//---------------------------------------------------------------------
// 函數(shù)功能：SCI0接受字符串?dāng)?shù)據(jù)
// 函數(shù)返回值：無符號
//---------------------------------------------------------------------
unsigned char SCI_0Read(void)
{
if(SCI0SR1_RDRF==1)
   {
      SCI1SR1_RDRF=1;
      return SCI0DRL;
   }
}
//---------------------------------------------------------------------
通信協(xié)議程序部分
拆分高低字節(jié)，將位數(shù)較高的數(shù)據(jù)化為兩個低位數(shù)據(jù)
正負(fù)數(shù)判斷和處理（中間部分括號內(nèi)程序為數(shù)據(jù)類型選擇）
//---------------------------------------------------------------------
void sci_int_send(int num)
{
unsigned char dath,datl;
if(num<0)
{
   datl=(uchar)(~num&0x00ff);//拆低字節(jié)
   dath=(uchar)(~num>>8);//拆高字節(jié)
   while(!(SCI0SR1&0x80));
         SCI0DRL=255;
   if(fangsongshunxu==0)
   {
      while(!(SCI0SR1&0x80));
         SCI0DRL=2;
   }
   if(fangsongshunxu==1)
   {
      while(!(SCI0SR1&0x80));
         SCI0DRL=3;
   }
   if(fangsongshunxu==2)
   {
      while(!(SCI0SR1&0x80));
         SCI0DRL=4;
   }
   if(fangsongshunxu==3)
   {
      while(!(SCI0SR1&0x80));
         SCI0DRL=5;
   }
   if(fangsongshunxu==4)
   {
      while(!(SCI0SR1&0x80));
         SCI0DRL=6;
   }
   if(fangsongshunxu==5)
   {
      while(!(SCI0SR1&0x80));
         SCI0DRL=7;
   }
   if(fangsongshunxu==6)
   {
      while(!(SCI0SR1&0x80));
         SCI0DRL=8;
   }
   if(fangsongshunxu==7)
   {
      while(!(SCI0SR1&0x80));
         SCI0DRL=9;
   }
   if(fangsongshunxu==8)
   {
      while(!(SCI0SR1&0x80));
         SCI0DRL=10;
   }
   while(!(SCI0SR1&0x80));
         SCI0DRL=1;
   while(!(SCI0SR1&0x80));
         SCI0DRL=dath;
   while(!(SCI0SR1&0x80));
         SCI0DRL=datl;
}
else
{
   datl=(uchar)(num&0x00ff);//拆低字節(jié)
   dath=(uchar)(num>>8);//拆高字節(jié)
   while(!(SCI0SR1&0x80));
         SCI0DRL=255;
   if(fangsongshunxu==0)
   {
      while(!(SCI0SR1&0x80));
         SCI0DRL=2;
   }
   if(fangsongshunxu==1)
   {
      while(!(SCI0SR1&0x80));
         SCI0DRL=3;
   }
   if(fangsongshunxu==2)
   {
      while(!(SCI0SR1&0x80));
         SCI0DRL=4;
   }
   if(fangsongshunxu==3)
   {
      while(!(SCI0SR1&0x80));
         SCI0DRL=5;
   }
   if(fangsongshunxu==4)
   {
      while(!(SCI0SR1&0x80));
         SCI0DRL=6;
   }
   if(fangsongshunxu==5)
   {
      while(!(SCI0SR1&0x80));
         SCI0DRL=7;
   }
   if(fangsongshunxu==6)
   {
      while(!(SCI0SR1&0x80));
         SCI0DRL=8;
   }
   if(fangsongshunxu==7)
   {
      while(!(SCI0SR1&0x80));
         SCI0DRL=9;
   }
   if(fangsongshunxu==8)
   {
      while(!(SCI0SR1&0x80));
         SCI0DRL=10;
   }
   while(!(SCI0SR1&0x80));
         SCI0DRL=0;
   while(!(SCI0SR1&0x80));
         SCI0DRL=dath;
   while(!(SCI0SR1&0x80));
         SCI0DRL=datl;
}
}

終端部分通信逆運算，算出各種數(shù)據(jù)的值
/*************************中斷服務(wù)程序***************************/
#pragma CODE_SEG __NEAR_SEG NON_BANKED
void interrupt 20 sci0(void)
{
if(SCI0SR1_RDRF==1)
   {
      SCI1SR1_RDRF=1;
      shuju= SCI0DRL;
   }
if(shuju==255&&zhunbei==0)
  {
   kaishi=1;
   zhunbei=1;
  }
  if(kaishi==1)
  {
if(shuju==2)
{
   chezijiaodusj=1;
   zhengfu=1;
   kaishi=0;
}
if(shuju==3)
{
   gdzxpsj=1;
   zhengfu=1;
   kaishi=0;
}
if(shuju==4)
{
   gdzxdsj=1;
   zhengfu=1;
   kaishi=0;
}
if(shuju==5)
{
   sudupsj=1;
   zhengfu=1;
   kaishi=0;
}
if(shuju==6)
{
   suduisj=1;
   zhengfu=1;
   kaishi=0;
}
if(shuju==7)
{
   sududsj=1;
   zhengfu=1;
   kaishi=0;
}
if(shuju==8)
{
   zxzhongzhisj=1;
   zhengfu=1;
   kaishi=0;
}
if(shuju==9)
{
   yutaizhongzhisj=1;
   zhengfu=1;
   kaishi=0;
}
if(shuju==10)
{
   sxtfuyangzzsj=1;
   zhengfu=1;
   kaishi=0;
}
if(shuju==11)
{
   wendusj=1;
   zhengfu=1;
   kaishi=0;
}
  }
  if(chezijiaodusj==1&&dushu==1)//車子角度
  {
   if(diyici==1)
   {
   datal=shuju;
   diyici=0;
   zhenghe=1;
   }
   if(diyici==0&&zhenghe==0)
   {
      datah=shuju;
      diyici=1;
   }
   if(zhenghe==1)
   {
      chezijiaodu=datah*256+datal;
      if(zhengshu==1)
      {
      chezijiaodu=0-chezijiaodu;
      }
      zhenghe=0;
      dushu=0;
      zhunbei=0;
      chezijiaodusj=0;
   }
  }
  if(gdzxpsj==1&&dushu==1) //光電P
  {
   if(diyici==1)
   {
   datal=shuju;
   diyici=0;
   zhenghe=1;
   }
   if(diyici==0&&zhenghe==0)
   {
      datah=shuju;
      diyici=1;
   }
   if(zhenghe==1)
   {
      gdzxp=datah*256+datal;
      if(zhengshu==1)
      {
      gdzxp=0-gdzxp;
      }
      zhenghe=0;
      dushu=0;
      zhunbei=0;
      gdzxpsj=0;
   }
  }
  if(gdzxdsj==1&&dushu==1) //光電D
  {
   if(diyici==1)
   {
   datal=shuju;
   diyici=0;
   zhenghe=1;
   }
   if(diyici==0&&zhenghe==0)
   {
      datah=shuju;
      diyici=1;
   }
   if(zhenghe==1)
   {
      gdzxd=datah*256+datal;
      if(zhengshu==1)
      {
      gdzxd=0-gdzxd;
      }
      zhenghe=0;
      dushu=0;
      zhunbei=0;
      gdzxdsj=0;
   }
  }
  if(sudupsj==1&&dushu==1)//速度P
  {
   if(diyici==1)
   {
   datal=shuju;
   diyici=0;
   zhenghe=1;
   }
   if(diyici==0&&zhenghe==0)
   {
      datah=shuju;
      diyici=1;
   }
   if(zhenghe==1)
   {
      sudup=datah*256+datal;
      if(zhengshu==1)
      {
      sudup=0-sudup;
      }
      zhenghe=0;
      dushu=0;
      zhunbei=0;
      sudupsj=0;
   }
  }
  if(suduisj==1&&dushu==1)//速度P
  {
   if(diyici==1)
   {
   datal=shuju;
   diyici=0;
   zhenghe=1;
   }
   if(diyici==0&&zhenghe==0)
   {
      datah=shuju;
      diyici=1;
   }
   if(zhenghe==1)
   {
      sudui=datah*256+datal;
      if(zhengshu==1)
      {
      sudui=0-sudui;
      }
      zhenghe=0;
      dushu=0;
      zhunbei=0;
      suduisj=0;
   }
  }
  if(sududsj==1&&dushu==1)//速度P
  {
   if(diyici==1)
   {
   datal=shuju;
   diyici=0;
   zhenghe=1;
   }
   if(diyici==0&&zhenghe==0)
   {
      datah=shuju;
      diyici=1;
   }
   if(zhenghe==1)
   {
      sudud=datah*256+datal;
      if(zhengshu==1)
      {
      sudud=0-sudud;
      }
      zhenghe=0;
      dushu=0;
      zhunbei=0;
      sududsj=0;
   }
  }
  if(zxzhongzhisj==1&&dushu==1) //轉(zhuǎn)向中值
  {
   if(diyici==1)
   {
   datal=shuju;
   diyici=0;
   zhenghe=1;
   }
   if(diyici==0&&zhenghe==0)
   {
      datah=shuju;
      diyici=1;
   }
   if(zhenghe==1)
   {
      zxzhongzhi=datah*256+datal;
      if(zhengshu==1)
      {
      zxzhongzhi=0-zxzhongzhi;
      }
      zhenghe=0;
      dushu=0;
      zhunbei=0;
      zxzhongzhisj=0;
   }
  }
  if(yutaizhongzhisj==1&&dushu==1)//云臺中值
  {
   if(diyici==1)
   {
   datal=shuju;
   diyici=0;
   zhenghe=1;
   }
   if(diyici==0&&zhenghe==0)
   {
      datah=shuju;
      diyici=1;
   }
   if(zhenghe==1)
   {
      yutaizhongzhi=datah*256+datal;
      if(zhengshu==1)
      {
      yutaizhongzhi=0-yutaizhongzhi;
      }
      zhenghe=0;
      dushu=0;
      zhunbei=0;
      yutaizhongzhisj=0;
   }
  }
  if(sxtfuyangzzsj==1&&dushu==1) //攝像頭中值
  {
   if(diyici==1)
   {
   datal=shuju;
   diyici=0;
   zhenghe=1;
   }
   if(diyici==0&&zhenghe==0)
   {
      datah=shuju;
      diyici=1;
   }
   if(zhenghe==1)
   {
      sxtfuyangzz=datah*256+datal;
      if(zhengshu==1)
      {
      sxtfuyangzz=0-sxtfuyangzz;
      }
      zhenghe=0;
      dushu=0;
      zhunbei=0;
      sxtfuyangzzsj=0;
   }
  }
  if(wendusj==1&&dushu==1)//溫度
  {
   if(diyici==1)
   {
   datal=shuju;
   diyici=0;
   zhenghe=1;
   }
   if(diyici==0&&zhenghe==0)
   {
      datah=shuju;
      diyici=1;
   }
   if(zhenghe==1)
   {
      wendu=datah*256+datal;
      if(zhengshu==1)
      {
      wendu=0-wendu;
      }
      zhenghe=0;
      dushu=0;
      zhunbei=0;
      wendusj=0;
   }
  }
  if(shuju==0&&zhengfu==1)
  {
   zhengshu=0;
   zhengfu=0;
   dushu=1;
  }
  if(shuju==1&&zhengfu==1)
  {
   zhengshu=1;
   zhengfu=0;
   dushu=1;
  }
}

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