赫玉莹

摘 要：在飞思卡尔智能车竞赛的基础上，设计了基于STM32和nrf24l01的智能车监控平台，可实现无线数据接收、远程遥控，触屏控制，具备可靠性、灵活性、便捷性，方便智能车的调试。该文针对其主要功能模块详细介绍了其实现方法和软件设计流程。

关键词：STM32 nRF24l01 无线通信 监控

中图分类号：TN92 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）05（a）-0074-01

在进行智能车的开发和调试过程中，需要不断地验证程序和算法的有效性，从而调节智能车的各项参数。大多数参赛队员都是采用和电脑相连接的方法进行调试，这种方法一是无法显示车辆高速行驶过程中的实时状况，二是调试监控十分不便，因此，开发一种上位机进行无线监视和控制成为一种必然趋势和选择。

目前比较成熟的短距离无线传输网络的技术有：蓝牙、wifi、超带宽技术、Zigbee技术等，但是上述技术开发起来较为复杂，开发周期较长、成本较高[1]。因此，本设计选用stm32和nRF24l01进行模块开发，并能很好地实现相应功能。

1 系统的结构设计

本设计采用nRF24l01以无线通信方式与附近的其他模块或系统进行数据交换，其基本原理如图1所示。

XS128单片机采集智能车参数，如传感器数据信息、舵机打角、行驶速度等。然后将信息传输到车载nrf24l01中，以人为设置的固定匹配波特率发送出去，在这一端，将以相同的波特率进行接收。同时，采用stm32上的配套触摸液晶屏可进行实时显示。通过对传输的数据进行分析，可根据预想情况进行控制，通过触摸屏和机械按键的结合，可更改设置参数并控制小车的启动和运行状况。

2 系统实现分析

STM32通过SPI与外部MCU通信，最大SPI速度可以达到10 MHz。又nRF24l01具有自动应答功能，能够实现可靠传输。

智能车主控芯片将采集到的数据以机器语言（即二进制）的形式传递给车载nRF24l01发送端，然后以数据包的形式发送出去。接收端接收到数据后，将接收到的数据传送给STM32进行解码，并检测数据是否有效，若有效，则通过LCD显示屏将数据以特定的形式显示出来。与此同时，接收端在收到数据之后，会返回一个反馈信号[2]。因此，通过设置发送缓冲区中的数值，可改变反馈信号，即改变车载主控芯片的接收数据，实现控制。

对于无线模块的详细接收过程，首先配置nRF24L01为接收模式，延迟130 μs后进入接收状态，等待数据的到来。当检测到有效的地址和CRC时，就将数据包存储在接收缓冲区RXFIFO中，同时将中断标志位RX_DR置高，IRQ变低，产生中断，通知MCU去取数据。开启自动应答，接收方同时进入发射状态回传应答信号。最后接收成功时，若CE变低，则nRF24L01进入空闲模式。

3 软件设计流程

（1）根据24l01的技术手册，写其驱动函数，设计应用程序实现收发功能[3]。设置nRF24l01的数据包处理方式为增强型ShockBurst模式，该模式要求接收方在接收到数据之后进行自动应答，以便于发送方检测是否丢失了数据。如果数据丢失，则自动重新发射，当重发次数达到上限之后，产生中断通知MCU。

（2）液晶屏显示。设置STM32与TFTLCD模块相连接的IO口，初始化LCD模块，书写相关的描点、显示数字、字符、字符串等函数，设计显示界面。然后通过函数将字符和数字显示到TFTLCD上。

（3）触摸切换界面。要通过液晶屏显示足够的信息，单个界面显然是不够的。我们一般液晶所用的触摸屏，最多的是电阻式触摸屏，通过压力感应进行控制。本设计采用XPT2046控制芯片。首先要进行屏幕校准，因为由于技术原理的原因，并不能保证同一点触摸每一次采样数据相同，不能保证绝对坐标定位，因此需要将物理坐标转换为像素坐标，再赋给POS结构[4]。然后再主函数中可书写touch（）函数，检测触摸屏是否按下，若有，则关闭中断，读取像素坐标，执行相应操作，再开启中断。

（4）数据处理显示，由于接收到的数据是机器语言即二进制数，所以需要将接收到的数据进行处理，如转换为浮点数等。本设计将得到的舵机打角、PWM波占空比、车辆速度变化以及传感器信息在坐标系中实时显示，通过波形的上升或下降将能够更加清晰直观地观测出车辆行驶状况，方便调试。

4 实验效果图

该上位机模块外观图设计，其将数据信息快速、准确、直观地显示出来，大大加快了智能车的调试进度。不足之处在于，由于液晶显示屏大小限制，绘制的坐标系横坐标受到一定限制。若将分度值加大，则影响观测的数据精度，若将分度值减小，则观测范围受到影响。但总体来说，已可以满足需求。

参考文献

[1] 程良明.ZIGBEE无线串口通信设备在高速公路站级电子显示屏上的应用[J].中国交通信息化，2012（2）：109-111.

[2] 张伟.基于GSM的设备检测数据无线传输系统的设计[J].信息通道，2011（6）：61-62.

[3] 李辉，宋诗，周健江.基于ARM和nRF24l01的无线数据传输系统[J].电子设计工程，2008（12）：44-46.

[4] 侯殿有.嵌入式控制系统人机界面设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2011.endprint

摘 要：在飞思卡尔智能车竞赛的基础上，设计了基于STM32和nrf24l01的智能车监控平台，可实现无线数据接收、远程遥控，触屏控制，具备可靠性、灵活性、便捷性，方便智能车的调试。该文针对其主要功能模块详细介绍了其实现方法和软件设计流程。

关键词：STM32 nRF24l01 无线通信 监控

中图分类号：TN92 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）05（a）-0074-01

在进行智能车的开发和调试过程中，需要不断地验证程序和算法的有效性，从而调节智能车的各项参数。大多数参赛队员都是采用和电脑相连接的方法进行调试，这种方法一是无法显示车辆高速行驶过程中的实时状况，二是调试监控十分不便，因此，开发一种上位机进行无线监视和控制成为一种必然趋势和选择。

目前比较成熟的短距离无线传输网络的技术有：蓝牙、wifi、超带宽技术、Zigbee技术等，但是上述技术开发起来较为复杂，开发周期较长、成本较高[1]。因此，本设计选用stm32和nRF24l01进行模块开发，并能很好地实现相应功能。

1 系统的结构设计

本设计采用nRF24l01以无线通信方式与附近的其他模块或系统进行数据交换，其基本原理如图1所示。

XS128单片机采集智能车参数，如传感器数据信息、舵机打角、行驶速度等。然后将信息传输到车载nrf24l01中，以人为设置的固定匹配波特率发送出去，在这一端，将以相同的波特率进行接收。同时，采用stm32上的配套触摸液晶屏可进行实时显示。通过对传输的数据进行分析，可根据预想情况进行控制，通过触摸屏和机械按键的结合，可更改设置参数并控制小车的启动和运行状况。

2 系统实现分析

STM32通过SPI与外部MCU通信，最大SPI速度可以达到10 MHz。又nRF24l01具有自动应答功能，能够实现可靠传输。

智能车主控芯片将采集到的数据以机器语言（即二进制）的形式传递给车载nRF24l01发送端，然后以数据包的形式发送出去。接收端接收到数据后，将接收到的数据传送给STM32进行解码，并检测数据是否有效，若有效，则通过LCD显示屏将数据以特定的形式显示出来。与此同时，接收端在收到数据之后，会返回一个反馈信号[2]。因此，通过设置发送缓冲区中的数值，可改变反馈信号，即改变车载主控芯片的接收数据，实现控制。

对于无线模块的详细接收过程，首先配置nRF24L01为接收模式，延迟130 μs后进入接收状态，等待数据的到来。当检测到有效的地址和CRC时，就将数据包存储在接收缓冲区RXFIFO中，同时将中断标志位RX_DR置高，IRQ变低，产生中断，通知MCU去取数据。开启自动应答，接收方同时进入发射状态回传应答信号。最后接收成功时，若CE变低，则nRF24L01进入空闲模式。

3 软件设计流程

（1）根据24l01的技术手册，写其驱动函数，设计应用程序实现收发功能[3]。设置nRF24l01的数据包处理方式为增强型ShockBurst模式，该模式要求接收方在接收到数据之后进行自动应答，以便于发送方检测是否丢失了数据。如果数据丢失，则自动重新发射，当重发次数达到上限之后，产生中断通知MCU。

（2）液晶屏显示。设置STM32与TFTLCD模块相连接的IO口，初始化LCD模块，书写相关的描点、显示数字、字符、字符串等函数，设计显示界面。然后通过函数将字符和数字显示到TFTLCD上。

（3）触摸切换界面。要通过液晶屏显示足够的信息，单个界面显然是不够的。我们一般液晶所用的触摸屏，最多的是电阻式触摸屏，通过压力感应进行控制。本设计采用XPT2046控制芯片。首先要进行屏幕校准，因为由于技术原理的原因，并不能保证同一点触摸每一次采样数据相同，不能保证绝对坐标定位，因此需要将物理坐标转换为像素坐标，再赋给POS结构[4]。然后再主函数中可书写touch（）函数，检测触摸屏是否按下，若有，则关闭中断，读取像素坐标，执行相应操作，再开启中断。

（4）数据处理显示，由于接收到的数据是机器语言即二进制数，所以需要将接收到的数据进行处理，如转换为浮点数等。本设计将得到的舵机打角、PWM波占空比、车辆速度变化以及传感器信息在坐标系中实时显示，通过波形的上升或下降将能够更加清晰直观地观测出车辆行驶状况，方便调试。

4 实验效果图

该上位机模块外观图设计，其将数据信息快速、准确、直观地显示出来，大大加快了智能车的调试进度。不足之处在于，由于液晶显示屏大小限制，绘制的坐标系横坐标受到一定限制。若将分度值加大，则影响观测的数据精度，若将分度值减小，则观测范围受到影响。但总体来说，已可以满足需求。

参考文献

[1] 程良明.ZIGBEE无线串口通信设备在高速公路站级电子显示屏上的应用[J].中国交通信息化，2012（2）：109-111.

[2] 张伟.基于GSM的设备检测数据无线传输系统的设计[J].信息通道，2011（6）：61-62.

[3] 李辉，宋诗，周健江.基于ARM和nRF24l01的无线数据传输系统[J].电子设计工程，2008（12）：44-46.

[4] 侯殿有.嵌入式控制系统人机界面设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2011.endprint

摘 要：在飞思卡尔智能车竞赛的基础上，设计了基于STM32和nrf24l01的智能车监控平台，可实现无线数据接收、远程遥控，触屏控制，具备可靠性、灵活性、便捷性，方便智能车的调试。该文针对其主要功能模块详细介绍了其实现方法和软件设计流程。

关键词：STM32 nRF24l01 无线通信 监控

中图分类号：TN92 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）05（a）-0074-01

在进行智能车的开发和调试过程中，需要不断地验证程序和算法的有效性，从而调节智能车的各项参数。大多数参赛队员都是采用和电脑相连接的方法进行调试，这种方法一是无法显示车辆高速行驶过程中的实时状况，二是调试监控十分不便，因此，开发一种上位机进行无线监视和控制成为一种必然趋势和选择。

目前比较成熟的短距离无线传输网络的技术有：蓝牙、wifi、超带宽技术、Zigbee技术等，但是上述技术开发起来较为复杂，开发周期较长、成本较高[1]。因此，本设计选用stm32和nRF24l01进行模块开发，并能很好地实现相应功能。

1 系统的结构设计

本设计采用nRF24l01以无线通信方式与附近的其他模块或系统进行数据交换，其基本原理如图1所示。

XS128单片机采集智能车参数，如传感器数据信息、舵机打角、行驶速度等。然后将信息传输到车载nrf24l01中，以人为设置的固定匹配波特率发送出去，在这一端，将以相同的波特率进行接收。同时，采用stm32上的配套触摸液晶屏可进行实时显示。通过对传输的数据进行分析，可根据预想情况进行控制，通过触摸屏和机械按键的结合，可更改设置参数并控制小车的启动和运行状况。

2 系统实现分析

STM32通过SPI与外部MCU通信，最大SPI速度可以达到10 MHz。又nRF24l01具有自动应答功能，能够实现可靠传输。

智能车主控芯片将采集到的数据以机器语言（即二进制）的形式传递给车载nRF24l01发送端，然后以数据包的形式发送出去。接收端接收到数据后，将接收到的数据传送给STM32进行解码，并检测数据是否有效，若有效，则通过LCD显示屏将数据以特定的形式显示出来。与此同时，接收端在收到数据之后，会返回一个反馈信号[2]。因此，通过设置发送缓冲区中的数值，可改变反馈信号，即改变车载主控芯片的接收数据，实现控制。

对于无线模块的详细接收过程，首先配置nRF24L01为接收模式，延迟130 μs后进入接收状态，等待数据的到来。当检测到有效的地址和CRC时，就将数据包存储在接收缓冲区RXFIFO中，同时将中断标志位RX_DR置高，IRQ变低，产生中断，通知MCU去取数据。开启自动应答，接收方同时进入发射状态回传应答信号。最后接收成功时，若CE变低，则nRF24L01进入空闲模式。

3 软件设计流程

（1）根据24l01的技术手册，写其驱动函数，设计应用程序实现收发功能[3]。设置nRF24l01的数据包处理方式为增强型ShockBurst模式，该模式要求接收方在接收到数据之后进行自动应答，以便于发送方检测是否丢失了数据。如果数据丢失，则自动重新发射，当重发次数达到上限之后，产生中断通知MCU。

（2）液晶屏显示。设置STM32与TFTLCD模块相连接的IO口，初始化LCD模块，书写相关的描点、显示数字、字符、字符串等函数，设计显示界面。然后通过函数将字符和数字显示到TFTLCD上。

（3）触摸切换界面。要通过液晶屏显示足够的信息，单个界面显然是不够的。我们一般液晶所用的触摸屏，最多的是电阻式触摸屏，通过压力感应进行控制。本设计采用XPT2046控制芯片。首先要进行屏幕校准，因为由于技术原理的原因，并不能保证同一点触摸每一次采样数据相同，不能保证绝对坐标定位，因此需要将物理坐标转换为像素坐标，再赋给POS结构[4]。然后再主函数中可书写touch（）函数，检测触摸屏是否按下，若有，则关闭中断，读取像素坐标，执行相应操作，再开启中断。

（4）数据处理显示，由于接收到的数据是机器语言即二进制数，所以需要将接收到的数据进行处理，如转换为浮点数等。本设计将得到的舵机打角、PWM波占空比、车辆速度变化以及传感器信息在坐标系中实时显示，通过波形的上升或下降将能够更加清晰直观地观测出车辆行驶状况，方便调试。

4 实验效果图

该上位机模块外观图设计，其将数据信息快速、准确、直观地显示出来，大大加快了智能车的调试进度。不足之处在于，由于液晶显示屏大小限制，绘制的坐标系横坐标受到一定限制。若将分度值加大，则影响观测的数据精度，若将分度值减小，则观测范围受到影响。但总体来说，已可以满足需求。

参考文献

[1] 程良明.ZIGBEE无线串口通信设备在高速公路站级电子显示屏上的应用[J].中国交通信息化，2012（2）：109-111.

[2] 张伟.基于GSM的设备检测数据无线传输系统的设计[J].信息通道，2011（6）：61-62.

[3] 李辉，宋诗，周健江.基于ARM和nRF24l01的无线数据传输系统[J].电子设计工程，2008（12）：44-46.

[4] 侯殿有.嵌入式控制系统人机界面设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2011.endprint