【正文】 unsigned char sndStartAckCmd[MSG_LEN]={0xaa,0x00,0x25,0xFE}。2) 傳送溫度數(shù)據(jù)的命令協(xié)議unsigned char rcvDataReqCmd[MSG_LEN]={0x55,0x00,0x25,0x04, 0x01, 0x02, 0x55, 0xaa}。 // request to upload dataunsigned char sndDataAckCmd[MSG_LEN]={0xaa,0x00,0x25,0xFB}。 3) 傳送圖像數(shù)據(jù)的命令協(xié)議unsigned char rcvImageReqCmd[MSG_LEN]={0x55,0x00,0x25,0x02}。 // request to upload imageunsigned char sndImageAckCmd[MSG_LEN]={0xaa,0x00,0x25,0xFD}。 unsigned char rcvImageDataReqCmd[MSG_CMD_LEN]={0x55,0x00,0x25,0x03}。 // request to upload image dataunsigned char sndImageDataAckCmd[MSG_LEN]={0xaa,0x00,0x25,0xFC}。 主控程序流程圖 (2) 串口初始化init_ttyS（），電機(jī)模塊的控制與數(shù)據(jù)處理是通過(guò)串口1與ARM進(jìn)行傳輸?shù)模銵INUX下初始化子程序init_ttyS（）。 串口初始化子程序init_ttyS（）流程圖(3) 初始化電機(jī)，為電機(jī)的斜率賦值，并設(shè)定電機(jī)正常下的速度值。 子程序init_motor（）流程圖(4) 根據(jù)電機(jī)控制模型計(jì)算出電機(jī)各自的調(diào)整量calc_motor（）， 子程序calc_motor（）流程圖(5) 向單片機(jī)串口發(fā)送電機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)send_motor_handler（）。 子程序send_motor_handler（）流程圖智能探測(cè)小車圖像采集直接采用飛凌CMOS OV9650攝像頭模塊，其分辨率達(dá)到130萬(wàn)像素，可以進(jìn)行圖像采集和處理，是智能探測(cè)小車的眼睛，圖像采集和處理部分的程序設(shè)計(jì)如下：(1) 打開(kāi)攝像頭，設(shè)置攝像頭采集的決議，并建立結(jié)構(gòu)體成員。子程序Open_camera（）： 子程序Open_camera（）(2) 獲取當(dāng)前時(shí)刻的一幀圖像fetch_picture（）。 子程序fetch_picture（）流程圖(3) 圖像處理子程序image_recognize（），圖像處理分為顏色識(shí)別和形狀識(shí)別兩部分，均需根據(jù)二值化后的圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。 子程序image_recognize（）流程圖 子程序adc_get（）流程圖獲取測(cè)溫傳感器的值，分別需要獲取兩個(gè)通道，子程序adc_get（）。(1) 通信結(jié)構(gòu) 通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，由探月車、采集系統(tǒng)和無(wú)線接入點(diǎn)組成。假定設(shè)置無(wú)線網(wǎng)絡(luò)名稱為：CHANGE，無(wú)密碼認(rèn)證，月球基地IP:，小車IP：，路由器IP：，網(wǎng)關(guān)：，子網(wǎng)掩碼：。(2) 底層協(xié)議本系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議完成地球基地和探月車通信，其中地球基地作為TCP的服務(wù)器端，探月車作為TCP的客戶端。每次通信由探月車發(fā)出連接請(qǐng)求，服務(wù)器響應(yīng)后建立連接，探月車和地球基地之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸完成后斷開(kāi)該次連接。在通信中，套接字（socket）網(wǎng)絡(luò)地址類型選取在Internet上通信的網(wǎng)絡(luò)地址類型（AF_INET），套接字類型采用流連接方式（SOCK_STREAM）和默認(rèn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。連接端口：7001。(3) 應(yīng)用層通信協(xié)議在應(yīng)用層增加ACK確認(rèn)機(jī)制的通信模式來(lái)增加通信的可靠性。首先探月車向采集系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文，地球基地收到數(shù)據(jù)報(bào)文后根據(jù)數(shù)據(jù)的內(nèi)容向探月車發(fā)送一個(gè)確認(rèn)數(shù)據(jù)報(bào)文供探月車處理。除傳輸圖片數(shù)據(jù)外，應(yīng)用層數(shù)據(jù)采用固定長(zhǎng)度為40個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行每次傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不夠的用0x00補(bǔ)滿。圖像采用兩次通信過(guò)程來(lái)完成，第一次探月車發(fā)出上傳圖像請(qǐng)求報(bào)文，采集系統(tǒng)接受請(qǐng)求后返回接收請(qǐng)求數(shù)據(jù)報(bào)，探月車收到評(píng)分系統(tǒng)的接收請(qǐng)求數(shù)據(jù)報(bào)文后發(fā)送圖像數(shù)據(jù)，圖像大小為寬160像素、高128像素。(4) 通信流程。主要有啟動(dòng)請(qǐng)求 探月車和采集系統(tǒng)通信流程(1) 命令格式1) 探月車請(qǐng)求格式：（同步頭1）（探月車編號(hào)）（備用）（請(qǐng)求命令）（數(shù)據(jù)）；2) 采集系統(tǒng)反饋格式：（同步頭2）（探月車編號(hào)）（備用）（反饋命令）（狀態(tài)）；同步頭為一字節(jié)數(shù)據(jù)，同步頭1=0x55，同步頭2=0xAA；探月車編號(hào)為一個(gè)字節(jié)，用十六進(jìn)制數(shù)表示，如35號(hào)車，用0x23，默認(rèn)值為0x00；備用為一個(gè)字節(jié)，默認(rèn)值為0x25；請(qǐng)求命令為一個(gè)字節(jié)，反饋命令為一個(gè)字節(jié)。數(shù)據(jù)根據(jù)命令不同分為三類：測(cè)量數(shù)據(jù)、圖像上傳請(qǐng)求數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)。3) 測(cè)量數(shù)據(jù)格式：（數(shù)據(jù)長(zhǎng)度）（數(shù)據(jù)物理類型）（任務(wù)號(hào)）（測(cè)量值） 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度指明后面的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，用16進(jìn)制表示；數(shù)據(jù)物理類型指明數(shù)據(jù)是采集何種物理量，；任務(wù)號(hào)是過(guò)程中完成的測(cè)量數(shù)據(jù)任務(wù)順序，第一個(gè)任務(wù)的測(cè)量數(shù)據(jù)為1，第二個(gè)任務(wù)的測(cè)量數(shù)據(jù)為2，以此類推，用一個(gè)字節(jié)的16進(jìn)制數(shù)表示；測(cè)量值則統(tǒng)一采用ASCII碼表示。，完整的數(shù)據(jù)格式為：0x07 0x01 0x03 0x31 0x30 0x39 0x2E 0x34，其中0x07表示后面數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為7，0x01表示測(cè)量的是溫度，0x03表示任務(wù)號(hào)，剩下的是溫度值的ASCII碼；命令中沒(méi)有數(shù)據(jù)上傳的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為0x00。4) 圖像上傳請(qǐng)求數(shù)據(jù)格式：（任務(wù)號(hào)）(圖像特征)（圖像點(diǎn)陣大?。▓D像列數(shù)）（圖像行數(shù)）任務(wù)號(hào)是過(guò)程中完成的圖像數(shù)據(jù)上傳任務(wù)順序，第一幅圖像上傳請(qǐng)求為1，第二幅圖像上傳請(qǐng)求為2，以此類推，用一個(gè)字節(jié)的16進(jìn)制數(shù)表示；圖像特征是上傳圖像的顏色和形狀，用一個(gè)字節(jié)的無(wú)符號(hào)16進(jìn)制數(shù)表示，；圖像點(diǎn)陣大小是上傳圖像的總的像素值，用無(wú)符號(hào)的整數(shù)表示；圖像列數(shù)是上傳圖像的列值，用無(wú)符號(hào)的短整數(shù)表示；圖像行數(shù)是上傳圖像的行值，用無(wú)符號(hào)的短整數(shù)表示。5) 圖像數(shù)據(jù)格式：（圖像數(shù)據(jù)）圖像數(shù)據(jù)采用行列掃描方法，每一個(gè)像素用16bit表示，采用RGB565格式。狀態(tài)為一個(gè)字節(jié)，表明地球基地接收數(shù)據(jù)正確與否，正確時(shí)狀態(tài)為1，錯(cuò)誤時(shí)狀態(tài)為0，供探月車應(yīng)用程序處理。例如：探月車19號(hào)，請(qǐng)求啟動(dòng)：0x55 0x13 0x25 0x01，地球基地反饋為：0xaa 0x13 9x25 0xfe 0x01。 請(qǐng)求命令和反饋命令表請(qǐng)求命令反饋命令描述0x010xFE探月車啟動(dòng)出發(fā)命令0x020xFD探月車請(qǐng)求發(fā)送圖像命令0x030xFC探月車發(fā)送圖像數(shù)據(jù)0x040xFB探月車發(fā)送測(cè)量數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)物理類型表物理類型值物理意義單位0x01溫度攝氏度0x02濕度百分比0x03礦物含量百分比0x04高度或者長(zhǎng)度米0x05其他無(wú) 圖像特征數(shù)據(jù)表圖像特征值圖像形狀圖像顏色0x01三角形紅色0x02三角形綠色0x03三角形藍(lán)色0x04矩形紅色0x05矩形綠色0x06矩形藍(lán)色0x07圓形紅色0x08圓形綠色0x09圓形藍(lán)色(2) 探月車啟動(dòng)出發(fā)命令1) 請(qǐng)求命令：0x55 DD MM 0x01。其中0x55是開(kāi)始命令的同步頭；DD 是探月車的編號(hào)；MM 是備用位，默認(rèn)值是0x25；0x01是探月車請(qǐng)求啟動(dòng)命令。2) 反饋命令：0xaa DD MM 0xFE CC。其中0xaa是反饋開(kāi)始命令的同步頭；DD 是探月車的編號(hào)；MM 是備用位，默認(rèn)值是0x25；0xFE是反饋的啟動(dòng)命令，表明請(qǐng)求接收正確；CC是命令參數(shù)，0x00表示啟動(dòng)，其他值表示等待。 (3) 探月車請(qǐng)求發(fā)送圖像命令1) 請(qǐng)求發(fā)送圖像命令：0x55 DD MM 0x02 SS　TT ZZ CC RR。其中0x55是開(kāi)始命令的同步頭；DD 是探月車的編號(hào)；MM 是備用位，默認(rèn)值是0x25；0x02是探月車請(qǐng)求發(fā)送圖像命令；SS是圖像順序號(hào)；TT表示圖像特征；ZZ是圖像大?。籆C是圖像列值；RR是圖像行值。2) 反饋命令：0xaa DD MM 0xFD。其中0xaa是反饋開(kāi)始命令的同步頭；DD是探月車的編號(hào)；MM是備用位，默認(rèn)值是0x25；0xFD是反饋的接收發(fā)送圖像命令，表明請(qǐng)求接收正確。3) 發(fā)送圖像數(shù)據(jù)：0x55 DD MM 0x03 PP PP PP ……。其中0x55是開(kāi)始命令的同步頭；DD 是探月車的編號(hào)；MM是備用位，默認(rèn)值是0x25；0x03是探月車發(fā)送圖像數(shù)據(jù)；PP是探月車發(fā)送的BMP圖像數(shù)據(jù)，圖像的寬度為160，高為128。4) 反饋命令：0xaa DD MM 0xFC RR。其中0xaa是反饋開(kāi)始命令的同步頭；DD是探月車的編號(hào)；MM 是備用位，默認(rèn)值是0x25；0xFC是反饋的接收發(fā)送圖像數(shù)據(jù)，表明請(qǐng)求接收正確；RR是反饋參數(shù)，0x01表示接收正確，0x00表示接收錯(cuò)誤。(4) 探月車發(fā)送測(cè)量數(shù)據(jù)1) 發(fā)送測(cè)量數(shù)據(jù)：0x55 DD MM 0x04 NN NN。其中0x55是開(kāi)始命令的同步頭；DD是探月車的編號(hào)；MM是備用位，默認(rèn)值是0x25；0x04是探月車發(fā)送測(cè)量數(shù)據(jù)；NN NN 是探月車發(fā)送的測(cè)量數(shù)據(jù)，數(shù)值統(tǒng)一采用ASCII碼表示，完整的數(shù)據(jù)格式為：0x08 0x04 0x01 0x36 0x33 0x39 0x2E 0x34 0x36，其中0x08表示后面數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為8，0x04表示測(cè)量的是高度，0x01表示任務(wù)1，剩下的是高度值的ASCII碼。2) 反饋命令：0xaa DD MM 0xFB RR。其中0xaa是反饋開(kāi)始命令的同步頭；DD 是探月車的編號(hào)；MM是備用位，默認(rèn)值是0x25；0xFB是反饋的接收發(fā)送測(cè)量數(shù)據(jù)，表明請(qǐng)求接收正確； RR是反饋參數(shù)，0x01表示接收正確，0x00表示接收錯(cuò)誤。本章重點(diǎn)介紹智能探測(cè)小車的軟件系統(tǒng)，首先闡述智能探測(cè)小車的開(kāi)發(fā)環(huán)境ARMLinux的搭建、介紹了啟動(dòng)代碼Bootloader、內(nèi)核（Kernel）以及文件系統(tǒng)（Yaffs）的燒錄方法。然后介紹了控制系統(tǒng)的主程序設(shè)計(jì)流程和各模塊的子程序設(shè)計(jì)流程。最后介紹了小車與地球基地之間數(shù)據(jù)傳送的服務(wù)通信協(xié)議和數(shù)據(jù)格式。 基于ARM的智能探測(cè)小車的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 第五章 智能探測(cè)小車控制策略研究與實(shí)驗(yàn)第五章 智能探測(cè)小車控制策略研究與實(shí)驗(yàn)上位機(jī)監(jiān)控軟件是在VisualC++。上位機(jī)監(jiān)控軟件運(yùn)行在PC機(jī)上，主要對(duì)下位機(jī)(智能探測(cè)小車控制器)實(shí)現(xiàn)一些監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集和配置工作。PC機(jī)（地球基地）和智能探測(cè)小車控制系統(tǒng)硬件通過(guò)無(wú)線傳輸協(xié)議建立通訊，在啟動(dòng)上位機(jī)軟件之前，分別對(duì)無(wú)線路由器端、地球基地端、智能探測(cè)小車端進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置，并成功連接。(1) 無(wú)線路由器端設(shè)置注意事項(xiàng)：在PC機(jī)的WINXP操作系統(tǒng)下登錄無(wú)線路由器IP：。進(jìn)入路由器設(shè)置界面進(jìn)行設(shè)置。1) 頻段：1~11內(nèi)任選一個(gè)，但不要選自動(dòng)跳頻。2) SSID號(hào)和密碼要與智能探測(cè)小車的S3C2440A芯片里面的設(shè)置一致。3) 注意最好不要設(shè)置密碼。(2) 智能探測(cè)小車端網(wǎng)絡(luò)配置注意事項(xiàng)：通過(guò)PC機(jī)上的LINUX虛擬機(jī)和串口訪問(wèn)到智能探測(cè)小車端的操作系統(tǒng)，登錄并且進(jìn)入其LINUX命令終端。1) 網(wǎng)絡(luò)類型配置：vi /etc/，進(jìn)去后有兩個(gè)選項(xiàng)：CDMADUSE=0 默認(rèn)；NETTYPE=?: 1為有線，2為無(wú)線。此處應(yīng)將NETTYPE改為22) 網(wǎng)絡(luò)地址參數(shù)配置：vi /etc/。3) 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)配置：vi /etc/。4) net_set：使最新的網(wǎng)絡(luò)配置生效5) 用ifconfig查看一下當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)配置，看看剛剛設(shè)置無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是否已經(jīng)生效，如果沒(méi)有則回查，如果生效了就與電腦相互ping一下。這里設(shè)置月球基地IP：，小車IP：，路由器IP：，網(wǎng)關(guān)：，子網(wǎng)掩碼：。端口為7001，月球車編號(hào)為0。連接好PC機(jī)端和下位機(jī)端的無(wú)線網(wǎng)路通訊后，啟動(dòng)上位機(jī)程序，上位機(jī)監(jiān)控界面如圖所示。首先啟動(dòng)預(yù)備，等待將小車放入正常的月球模擬軌道以后，點(diǎn)擊上位機(jī)軟件上的啟動(dòng)月球車，此時(shí)智能探測(cè)小車就會(huì)正常的開(kāi)始工作，一邊尋跡一邊將任務(wù)點(diǎn)的探測(cè)任務(wù)逐一完成，并探測(cè)數(shù)據(jù)反饋回監(jiān)控軟件，將圖像數(shù)據(jù)按任務(wù)順序分別顯示，同時(shí)將圖像處理數(shù)據(jù)以及其他傳感器采集的測(cè)量值通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)軟件上。所有任務(wù)結(jié)束后，可以點(diǎn)擊停止月球車按鍵，使月球車停止任務(wù)。 月球車上位機(jī)監(jiān)控軟件 路徑識(shí)別模塊是智能探測(cè)小車系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊之，通常采用的方法是用數(shù)字反射式紅外傳感器，但精度一直是該方案需要解決的問(wèn)題，由于光電傳感器本身存在著檢測(cè)距離近，不能對(duì)遠(yuǎn)方的路徑進(jìn)行識(shí)別，降低了對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力，影響智能小車的速度和穩(wěn)定性．而反射式紅外傳感器的模擬光電傳感器陣列的路徑檢測(cè)方法，具有較高的可靠性與穩(wěn)定性。紅外光電傳感器根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)合，有效作用距離從幾公分到幾十米，由于空間限制，選擇可安裝在電路板上的漫反射式光電傳感器RPR20。RPR220是一種反射型光電探測(cè)器，傳感器最佳作用距離在6～8mm，且具有較好的濾光性能，其內(nèi)置的可見(jiàn)光過(guò)濾器可減小離散光、可見(jiàn)光對(duì)傳感器的影響，實(shí)際應(yīng)用中為了增加探測(cè)距離，并進(jìn)一步減小日光中紅外線的影響，設(shè)計(jì)用S3C2440A的PWM模塊產(chǎn)生脈沖調(diào)制信號(hào)與紅外發(fā)射接收電路， 共同構(gòu)成路徑識(shí)別模塊。通過(guò)軟件處理，利用24點(diǎn)傳感器的漫反射效應(yīng)，形成線傳感器陣列并使其值連續(xù)，點(diǎn)傳感器數(shù)據(jù)處理方法如下： （51）其中，sen（n）為第n個(gè)電傳感器連續(xù)采樣5次，使sen[i]max=0、sen[i]min=0，并做中位值濾波。傳感器陣列及相對(duì)誤差e（n）的處理：