王长峰，于 婷

(1.贵州大学电气工程学院，贵州 贵阳 550003;2.长春轨道客车装备有限责任公司 国凯公司，吉林 长春 130062)

为方便对智能车控制系统的调试，准确地掌握控制智能车的单片机程序的运行状况，为算法的改进提供科学依据，需设计一智能车数据无线通信模块。当前智能车无线通信采用蓝牙技术、nRF24L01无线模块和zigbee等，本文阐述了基于WiFi的智能车数据无线通信模块设计。WiFi无线网络是由AP和无线网卡组成的无线网络，组网方式较为简单，主要技术优点是无线接入、高速传输以及传输距离远［1］。WiFi模块是本设计的核心，通过该模块，单片机可以将数据信息(如路径信息、车速、舵机控制信息、车速控制信息等)发送到带有WiFi通信功能笔记本或其他上位机上，然后利用上位机软件进行数据分析，大大缩短智能车系统调试周期。

1 智能车数据无线通信硬件设计

系统硬件分三个模块，单片机模块，WiFi模块，由于两模块之间电平不匹配，所以还需要设计电平转换电路即接口电路模块［2-3］。总体方案硬件框图如图1所示。

图1 总体方案硬件框图

2 智能车数据无线通信软件设计

智能车数据无线通信软件设计包括单片机串口通信程序，上位机数据接收软件，上位机数据处理程序。

2.1 上位机软件设计

上位机软件包括数据接收和数据处理模块，具体要求如下:

1)设计无线通信模块硬件电路和相关软件，实现智能车数据实时发送;

2)无线通信模块可接收简单的上位机指令;

3)上位机软件应能实时显示当前所接收的数据和当前所发送的指令;

4)上位机应将接收到的数据形成历史数据文件保存，并可调出该历史数据以曲线和数据形式进行显示。

2.2 智能车无线数据接收模块

数据接收采用网上下载的 TCP＆UDP测试工具。该程序能够只需设置与智能车无线网络相匹配的IP点击连接成功就可以实时接收和显示数据，并能显示接收字节数和接收速度。数据接收完成后即可将数据保存为txt文件，将要发送的命令输入发送区，点击发送即可完成。

2.3 数据处理模块

该模块需要做的事情是把已经保存txt数据经过处理并以图形的形式显示。本设计中无线网络传到上位机的数据为FF传感器1传感器2传感器3……FF传感器1传感器2……的形式，所以数据处理模块首先要做的是将数据按照传感器进行分类存储，然后对数据进行运算等等一些操作。

利用Matlab软件编写函数dataplot();输入参数为保存文件名和路径，该函数功能是将txt文件转成十六进制数，然后再变成十进制数，将数据分别按传感器顺序分别保存，运算操作包括1#传感器与2#传感器作差，3#传感器与4#传感器作差，再将传感器信号以及差信号画成图形显示出来［4-5］。

3 系统调试及实验结果

系统调试同样分为三个部分进行，单片机模块，接口电路模块及WiFi模块。

3.1 单片机模块

单片机模块的调试主要是验证单片机程序是否实现了串口数据的收发功能［6］，调试是以电脑作为单片机的串口通信对象，利用串口软件来进行数据的发送和接收显示，调试过程是让单片机循环发送0X31H，利用串口大师观察数据是否接收到，然后发送字符‘1’，单片机预先编好程序，若接收到‘1’，则单片机开发板上的灯闪一下，实验结果证明程序正确，单片机模块完成预计功能［7-8］。

3.2 接口电路模块

接口电路模块的调试比较简单，只需要确认单片机输出的5 V高电平能否转为WiFi模块接收3.3 V，WiFi模块输出的3.3 V能否转成单片机接收的5 V高电平，除此之外，还需要确认同WiFi模块连接的引脚最高电压不会超过3.3 V，保证调试结果接口电路能够完成预定功能。

3.3 WiFi模块

首先，WiFi模块要进行配置，WiFi模块上电的时候处于自动工作模式，所以需要退出该模式进入命令工作模式，该步骤也是通过电脑的串口完成。具体操作:重新给模块上电，等待5 s左右，用串口调试助手发送:“+++”，注意没有回车没有换行，此时会返回+OK，这个时候就会退出透明传输模式进入AT指令模式，然后再用配置管理程序，就可以扫描到了。

这时候就可以利用配置软件进行配置，主要包括网络设置和工作模式设置。对WiFi模块配置好以后，需要对笔记本进行设置。

当设置完成以后，就可以使用通过WiFi模块连接笔记本与单片机串口了。当搜索无线网时就可以搜到通过配置软件所命名的网络了，点击连接即可。

3.4 数据接收

通过tcp测试软件来接收数据，创建连接，进行设置目标IP和端口号，然后点击连接，就可以收发数据了，点击保存即可将数据保存为txt文件。

该软件会显示发送个数，接收个数，以及发送数据及接收数据。程序设定了几个简单的命令，当单片机接收到1时，智能车会加速，当发送2时，智能车减速，当发送3时，智能停车。还可以编写程序修改参数，只要是程序预先编好就可实现想要的功能。

3.5 数据处理

将数据保存为1.txt，存到d盘下，则在Matlab命令行中输入dataplot(‘d:1.txt’)，就会画出两组图，如图2和图3所示，设计人员就可以根据这些数据画成的线进行分析，为智能车系统程序的修改提供参考。

图2 数据图形显示1

图3 数据图形显示2

4 结束语

智能车数据无线通信模块设计由单片机模块，接口电路模块和WiFi模块构成，实现的功能是单片机模块与支持WiFi的上位机的通信。智能车数据无线通信模块设计核心是WiFi模块，该模块的功能是能够将单片机传过来的串口数据流转换成帧的形式传给上位机，将上位机传过来的帧转换成单片机能够接收的串口数据流的形式，所以该模块的主要功能就是完成数据形式的转换。软件部分主要包括单片机部分和上位机部分，单片机部分实现的功能是数据的接收和发送，上位机实现的功能是数据的接收，发送及处理。

［1］ 李杨.WiFi技术原理及应用研究.计算机与网络［J］.科技信息，2010.06

［2］ 韩九强.现代测控技术与系统［M］.北京:清华大学出版社，2007.9

［3］ 李强，明艳，陈前斌.基于Matlab的数字信号处理实验仿真系统的实现［J］.实验技术与管理，2006，(05):81-83

［4］ 雷远，等.基于WiFi的无线传感器网络设计与研究［J］.传感器技术，2009.18

［5］ 胡汉才.单片机原理及接口技术［M］.北京:清华大学出版社，2004.2

［6］ 万东，等.WiFi射频接收性能的测试方法［J］.江南大学学报，2007.10

［7］ 程德福，林君.智能仪器［M］.北京:机械工业出版社，2005.2

［8］ 王化祥，张淑英.传感器原理及应用.天津:天津大学出版社，2008.4