嵌入式无线视频小车的设计与实现PPT资料.pptx
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嵌入式无线视频小车的设计与实现PPT资料.pptx
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该系统在此基础上为加强系统灵活性在可移动小车上搭载无线视频监控系统,可用于军事侦察、防污染等危险与恶劣环境,由于其特殊应用场合,所以特别要求这类小车具有成本低、运动灵活、使用可靠等特点。
机器视觉与机器人研究室,2,系统硬件平台架构,本系统服务器端采用S3C2440嵌入式微处理器作为系统处理核心。
核心板搭载USB摄像头和无线Wi-Fi模块。
通过在小车上安装继电器电路来控制小车和摄像头运动。
小车的电源部分采用锂电池外接稳压芯片来提供5V直流电源。
客户端采用Qt作为上位机控制的平台,笔记本通过无线网卡和小车上的无线模块交互数据。
系统的硬件结构如下图所示:
机器视觉与机器人研究室,3,系统软件模块设计,操作系统模块,本系统采用稳定,高效开源的Linux操作系统作为系统控制核心。
所用内核版本为2.6.28,该版本的内核对外设驱动的支持较为稳定。
操作系统移植首先指定ARM架构,安装配置好交叉编译工具。
运行makemenuconfig,进入图形化内核配置主菜单对内核进行裁剪,注意选择CPU,NandFlash,USB摄像头,GPIO等驱动。
系统定制完成,运用交叉编译器编译整个内核文件,可以生成大小不超过2M的内核镜像。
机器视觉与机器人研究室,4,V4L2(VideoForLinux2)是Linux下用于获取视频和音频数据的API接口,它支持2种方式捕获图像:
内存映射(mmap)和直接读取方式(read)。
本系统采用的摄像头设备文件是/dev/video0,若采取多路摄像头,设备文件名依次增加。
在应用程序中调用相应V4L2模块的API接口实现摄像头的采集和控制。
以下是摄像头操作的几个命令:
ioctl(fd,VIDIOC_STREAMON,VIDIOC_STREAMON命令开始采集数据。
ioctl(fd,VIDIOC_DQBUF,&
buf),读取数据命令VIDIOC_DQBUF会将采到的帧数据出队列。
机器视觉与机器人研究室,USB摄像头采集模块,5,系统软件模块设计,该部分分为硬件电路及驱动模块两部分,其中继电器在此系统中主要控制电机的开关进而控制车轮及摄像头的旋转。
硬件部分,对信号通过光耦隔离与放大输入给继电器线圈,进而通过继电器控制前进、后退电机、左右转弯电机以及摄像头旋转电机。
软件部分,通过修改Linux字符设备驱动中的ioctl函数,来实现小车的两键组合运动。
设置信息通过无线网络发送。
机器视觉与机器人研究室,继电器I/O模块,6,系统软件模块设计,该系统采用USB接口的Wi-Fi模块ZD1211B,Linux内核中已有该模块的驱动源码。
要使系统启动后自动配置Wi-Fi模块的参数,要在启动脚本中对无线网卡进行配置。
在嵌入式linux中启动脚本目录为/etc/init.d/rcS。
本系统中无线通信采用TCP协议的Socket线程循环传输数据,具体过程如下:
服务器端启动守护进程监听某个有效Socket端口。
调用accept函数从连接请求队列中获得连接信息,等待与客户端建立连接。
服务器端线程发送图像数据,客户端发送按键信号用来设置小车移动I/O电平。
发送完后关闭该线程,重新进入主线程循环建立发送线程。
机器视觉与机器人研究室,Wi-Fi驱动及传输模块,7,系统软件模块设计,QT上位机模块及运行测试,机器视觉与机器人研究室,Qt是由TrollTech公司出品的跨平台的C+图形用户界面库,由于其跨平台的特性,源码经过交叉编译可在不同的目标平台上通用。
该系统中,QT模块分为2个线程:
接收数据线程和控制线程,在数据接收主线程中实现对画布绘图功能。
实验室条件下,系统测试效果如以下两图所示。
小车上电后通过在PC客户端输入小车的IP地址和端口号,即可实现笔记本与小车的无线Wi-Fi连接。
从PC控制平台界面可以看到传回清晰流畅的视频画面。
8,
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