嵌入式无线监控移动机器人系统的设计

刘洪军+毕爱玉

摘 要：无线监控移动机器人可应用于室内外各种工作环境，可工作于人类不便进入或对人体有害的工作环境中替代人工，实施高频率、高精度的监控工作，并可通过加载各种传感器进行相关信号的采集及其他功能的扩展，目前无线监控移动机器人在变电站、热电厂、大型仓库、特殊环境（如放射性环境）中均已投入使用。

关键词：无线网络；S3C6410；WEB服务器

1 硬件总体设计

该系统的主控平台为S3C6410开发板，通过在该平台上构建视频服务器和WEB服务器实现系统主体设计，摄像头采集的数据通过无线网络传输给客户端监控界面，客户端的控制按钮发送控制信息给服务器，服务器通过程序解析后控制底层电机驱动器，驱动机器人平台运动。

（1）嵌入式核心控制模块

本系统的控制模块为飞凌公司生产的OK6410-A开发板。其主控芯片S3C6410是三星公司推出的一款高性价比的RSIC处理器，它基于内核ARM1176JZF-S，可广泛应用于移动电话和通用处理等领域。

（2）电机驱动模块

电机驱动模块采用SG5公司生产的L298N，内部包含4通道逻辑驱动电路，是一种二相和四相电机的专用驱动器，可驱动46V、2A以下的电机。

（3）WIFI网卡

WIFI网卡采用与OK6410-A开发板相配套的网卡，型号为FIT-WIFI-SDIO，该网卡可直接插到OK6410-A开发板无线网卡接口中使用。

（4）摄像头模块

摄像头模块采用与OK6410-A开发板相配套的摄像头，型号为FIT-CAM-OV9650，该摄像头可直接插到OK6410-A开发板的USB摄像头接口中使用。

2 软件总体设计

软件系统主要由Linux操作系统下的视频服务器MJPG-Streamer、BOA服务器、小车控制应用程序和小车驱动组成。MJPG-Streamer和BOA服务器我们只需要移植便可，我们需要做的就是做一个HTML格式的WEB界面、一个控制小车应用程序、小车驱动和一个启动这些程序的Shell脚本。系统软件架构图如图2所示：

（1）MJPG-Streamer服务器的移植

MJPGstreamer是主要运行在Linux系统上的一款运用多线程技术的轻量级视频服务器软件。它是一款采用C语言进行开发的开源软件。

（2）BOA服务器的移植

通过MJPG-Streamer服务器的移植就可以在WEB浏览器上浏览到实时视频了，但是浏览器端无法和服务器就行通信，而BOA服务器支持CGI，CGI脚本可以实现服务器和应用程序的通信，也就是说浏览器端的信息可以通过CGI传送给应用程序，于是我们就可以通过浏览器端用户的操作来决定小车的动作。

①BOA服务器移植：下载BOA服务器源码，解压并进入到源码根目录，生成Makefile文件，修改Makefile文件，指定编译时所需要的交叉编译器，执行make命令生成boa可自行文件，将boa以及boa.conf移动到目标平台，即可完成BOA服务器移植。

②CGI程序设计。CGI实质是运行在WEB服务器上面为客户端HTML页面提供接口的一个脚本程序。它可以通过标准输入（STDIN）来从WEB服务器获得数据，经处理之后可以通过标准输出（STDOUT）来将数据返回给WEB服务器，从而实现对客户端数据的接收处理。

（3）命名管道简介

命名管道是一种实现无关进程间通信的通信机制（IPC），其本质上为一个文件，因此通讯更加稳定。命名管道遵循与先进先出原则，本设计中利用命名管道的特性，可以实现CGI程序与命令服务程序之间的数据交换。

（4）控制命令设计

①小车驱动程序：小车采用L298N芯片驱动，这是一款功率放大芯片，专门用来驱动小车用的，可驱动2个电机。

②小车控制进程程序：小车控制进程程序只需要创建一个命令管道，然后从命令管道读取到CGI写进去的命令然后调用小车驱动执行相关的操作控制小车即可。

参考文献：

[1]李晶.基于无线网络的移动机器人远程控制系统的研究[D].北京邮电大学，2009.