基于STM32的WIFI智能小车

姚丽娜

摘要：提出了一种基于STM32嵌入式微处理器的WIFI智能小车设计方案。该设计以uCOS-II为操作系统，利用PC端的WIFI串口通信向小车发送指令，STM32主控制器根据接收到的指令对小车进行操作，从而达到PC端通过无线网络来控制小车状态并且能够显示小车传输图像的目的，同时实现了红外避障及温度采集显示功能。测试表明该系统成本低，设计合理，能够实现远程无线控制，为未来的智能家居及无人探测提供了研究方向。

关键词： STM32微处理器;WIFI小车;嵌入式;串口通信;无线控制

Abstract： The WIFI smart car design scheme based on STM32 embedded microprocessor is proposed. The design uses uCOS-II as the operating system， and uses the WIFI serial communication on the PC to send instructions to the car. The STM32 main controller operates the car according to the received instructions， so that the PC terminal controls the state of the car through the wireless network and can display the car transmission image. At the same time the infrared obstacle avoidance and temperature collection and display functions is realized. Tests show that the system has low cost， reasonable design， and can realize remote wireless control， providing a research direction for future smart home and unmanned detection.

Key words： STM32 microprocessor; WIFI car; embedded; serial communication; wireless control

1 引言

近幾年，人们的生活正在逐渐向智能化转变，嵌入式技术及一些新技术的快速发展，使人们生活和工作变得越来越智能化[1]。

智能小车可以在所处的环境中通过传感器自行进行判断和分析，在无人操作的情况下自主完成任务[2]。本文设计的智能小车通过WIFI实现远程无线控制，同时具有避障及温度采集功能，实现了小车的智能化，可以作为研究智能汽车或者其他移动机器人的基础模型，具有较大的研究空间[3]。

2 设计方案

2.1 系统功能定义

本设计能够实现无线控制，避障，循迹等功能，由硬件，软件，无线传输三大部分组成，现对以上三部分功能进行具体的叙述[4]。

1）硬件部分：输出PWM控制电机;检测障碍物，检测距离为10cm;串口通信，需要通过串口对智能小车进行调试，串口波特率设置为115200;对接收到的命令进行处理和判断;通过温度传感器检测环境温度;连接WIFI模块及控制WIFI模块;通过uCOS-II实现多个任务同时执行。

2）软件部分：操作界面功能;通过SOCKET编程实现联网，可以连接到WIFI模块;接收STM32开发板传输的数据和发送指令数据;利用摄像头进行拍照，在小车行驶过程中接收小车传输的图片信息并显示;实现小车的模式切换，模式1为无线控制行驶模式，模式2为自动行驶模式。

3） WIFI通信功能：与PC端进行联网连接;实现PC与单片机之间的数据交换功能。

2.2 系统方案设计

本设计采用STM32F103开发板，与51单片机相比，STM32可以搭载小型系统且速度更快，设计方案如图1所示。STM32开发板作为本设计的控制中心，使用PWM输出波形驱动电机转动，通过内部定时器达到控制方向的效果，同时将接收到的数据及命令经过处理器判断和计算从IO口输出。本设计利用温度传感器采集温度信息通过串口传输到WIFI模块，在PC端显示;利用红外传感器实现探测障碍和循迹功能。WIFI模块是PC端和开发板进行数据交互的媒介，PC端的操作指令由WIFI模块进行发送，开发板和PC端之间设置了相应的数据协议，由此判断接收到的是哪种类型的命令，小车根据命令执行相应的操作。

3 硬件设计

3.1 WIFI通信电路设计

WIFI通信模块作为STM32和PC端通信的中介，两端都通过WIFI模块进行数据交互，该模块选用ESP8266芯片[5]，其特点就是如果断开连接，再次连接，模块会连接到最近一次连接过的热点[6]。

ESP8266支持三种模式，分别为STA模式，AP模式，STA+AP模式。本设计使用AP模式，使其他网络能够连接到ESP8266。本设计使用ESP8266的AP模式，使其他网络能够连接到ESP8266，与STM32的引脚连接如表1所示。

3.2 摄像头电路设计

摄像头模块选用OV7670，摄像头模块采集的光信号通过内部转换变为RGB信号，屏幕显示的为色位信息[7-8]。摄像头模块电路如图2所示，摄像头模块数据需要7个引脚进行传输，传输协议为SCCB[9]。

3.3 定时器

STM32中的通用定时器是由16位的自动装载计数器构成，通用定时器包括TIM2、TIM3、TIM4和TIM5。定时器可以实现基本定时、输出4路PWM、输入捕获等功能。本设计采用STM32F103开发板，该开发板中除了定时器6和定时器7都可以产生PWM输出，本设计使用的定时器为TIM3。