基于ARM和嵌入式Linux的智能小车技术实践
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摘 要 ：论述基 于 ＡＲＭ 和嵌入式 Ｌｉｎｕｘ的 ＷｉＦｉ无线遥控 智能小车 的技术 实践．介绍技 术实践 的过程 、方法 、经 验 体 会 ．采 用 ＡＲＭ １ １芯 片作 为 小 车 的 主 控 制器 ．小 车 上 的 Ｗ ｉＦｉ模 块 承 担 无 线通 信 功 能 并 接 收 来 自远 程 Ａｎｄｒｏｉｄ智能手机 的遥控指令．智能手机 可通过“重力感应”或传统“按键”两种模式 向小车 发送遥 控指令．ＡＲＭ 控制 器接 收到指令后通过 ＧＰＩＯ接 口控Ｎ ４，车 的电机 驱动小车的 四个轮子做 出相应动作 （前进 、后退 、转弯 、旋转等）， 并通 过 ＰＩＤ算法控制小车走直线．小车可采集视频并运行计算机视觉算法进 行实时人脸检测 ． 关键词 ：ＡＲＭ ；嵌入式 Ｌｉｎｕｘ；无 线通信 ；机器人：计算机视 觉
引 言
随着经 济与科 技 的快速 发展，机器 人技术 正在 逐 步 普及，在各 行各业得到 了较 多应 用．在社会 上的部分 岗位 中，机器人 已经可 以完全 替代 人类．当前对 于 四轮 简 易机器 人，即智能小车 的开 发仍是大 学生创 新创 业 训练 、各类 大赛 的热点题 目，相关技术 资料较为 丰富，
ｂｅ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｂｙ ｃａｍ ｅｒａ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅａｌ－ｔｉｍ ｅ ｈｕｍ ａｎ ｆａｃｅｓ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉｓ ｉｍ ｐｌｅｍ ｅｎｔｅｄ ｂｙ ｃｏｍ ｐｕｔｅｒ ｖｉｓｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｓ． Ｋ ｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ａ ＲＭ ；ｅｍ ｂｅｄｄｅｄ Ｌｉｎｕｘ；ｗ ｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍ ｍ ｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ｒｏｂｏｔ；ｃｏｍ ｐｕｔｅｒ ｖｉｓｉｏｎ
ＬＩＮ Ｙｕｅ．Ｗ ｅｉ ，Ｍ Ｕ Ｓｅｎ ，ＪＩＡＮＧ Ｈａｉ．Ｊｕｎ ， （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ ｙ ，Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６０６１，Ｃｈｉｎａ） （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｏｓｔｓ ａｎｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １ ００８７６，Ｃｈｉｎａ） Ａ ｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ ｍ ｉｎｉ ｓｍ ａｒｔ ｃａｒ ｗ ｉｔｈ Ｗ ｉＦｉ ｗ ｉｒｅｌｅｓｓ ｒｅｍ ｏｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ０ｎ ＡＲＭ ａｎｄ ｅｍ ｂｅｄｄｅｄ Ｌｉｎｕｘ ｉｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｍ ｅｔｈｏｄ，ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｒａｃｔｉｃｅ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ＡＲＭ １ １ ｃｈｉｐ ｉｓ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｃｅｎｔｒａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃ ＰＵ ．Ｔｈｅ Ｗ ｉＦｉ ｗ ｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍ ｍ ｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｍ ｏｄｕｌｅ ｏｎ ｓｍ ａｒｔ ｃａｒ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｃｏｍ ｍ ｕｎｉｃａｔｅ ｗｉｔｈ ｒｅｍ ｏｔｅ Ａｎｄｒｏｉｄ ｓｍ ａｒｔ ｐｈｏｎｅ ｔｏ ｒｅｃｅｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｃｏｍｍ ａｎｄｓ．Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｃｏｍ ｍ ａｎｄｓ ａｒｅ ｓｅｎｔ ｂｙ ｔｈｅ ｓｍ ａｒｔ ｐｈｏｎｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｎｏｖｅｌ‘ｇｒａｖｉｔｙ ｓｅｎｓｉｎｇ’ｏｒ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ‘ｋｅｙ ｐｒｅｓｓｉｎｇ’ｍ ｏｄｅ．Ｏｎｃｅ ｔｈｅ ｃｏｍ ｍ ａｎｄｓ ａｒｅ ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｂｙ
引用 格 式：林 粤伟 ，牟 森，姜海 君．基 于 ＡＲＭ 和 嵌入式 Ｌｉｎｕｘ的智能 小车技 术实 践．计算机ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．Ｃ．Ｓ．
ａ．ｏｒｇ．ｃｒｄｌ００３—３２５４／６５１０．ｈｔｍｌ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ Ｓｍ ａｒｔ Ｍ ｉｎｉ Ｃａｒ Ｂａｓｅｄ Ｏｉｌ ＡＲＭ ａｎｄ Ｅｍ ｂｅｄｄｅｄ Ｌｉｎｕｘ
ｈｔｔｐ：／／ｗｗ ｗ ．Ｃ－Ｓ－ａ．ｏｒｇ．ｃｎ Ｔｅｌ：＋８６－ｌ０—６２６６１Ｏ４１
基 于 ＡＲＭ 和嵌 入式 Ｌｉｎｕｘ的智能 小车技术 实践①
林粤伟 ，牟 森 ，姜海君 ，
（青岛科技大学 信息科学技术 学院，青岛 ２６６０６１） （北 京 邮 电 大 学 电子 工 程 学 院 ，北 京 １００８７６）
计 算机 系 统应用 ＩＳＳＮ １００３．３２５４，ＣＯＤＥＮ ＣＳＡＯＢＮ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ＆ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２０１８，２７（８）：２４１—２４６［ｄｏｉ：１０．１５８８８￣．ｃｎｋｉ．ｃｓａ．００６５１０］ ◎中国科 学院 软件 研 究所版 权所 有．
Ｅ—ｍａｉｌ：ｃｓａ＠ｉｓｃａｓ ａｃ．ｃｎ
ｔｈｅ ＡＲＭ ｃｈｉｐ，ｉｔ ｗｉｌｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｍｏｔｏｒｓ ｖｉａ ＧＰＩＯ ａｎｄ ｄｒｉｖｅ ｆｏｕｒ ｗｈｅｅｌｓ ｔｏ ｍａｋｅ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ａｃｔｉｏｎｓ（ｍｏｖｉｎｇ ｆｏｒｗａｒｄ／ｂａｃｋｗａｒｄ，ｔｕｒｎｉｎｇ ａｎｄ ｒｏｔａｔｉｎｇ），ａｎｄ ｆｏｒｃｅ ｔｈｅ ｃａｒ ｔｏ ｍｏｖｅ ｉｎ ａ ｓｔｒａｉｇｈｔ ｌｉｎｅ ｖｉａ ＰＩＤ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｔｈｅ ｖｉｄｅｏ ｄａｔａ ｃａｎ
文 献［１］对 无线遥 控智能 小车进行 了介绍．对于小 车的 轮 子 电机 控制硬件设计，在文献 ［２］中给 出了描述 ．对于 小车的 ＰＩＤ控制软件设计，在文献［３］中给 出了介绍．本 文借鉴 智能小车相关文献和大赛，如恩 智浦杯 【４］、博创 杯 等 比赛 成果用 到 的开发技 术，进行具 有计算 机视 觉 人 脸识别 功能 的无线遥 控智 能小车 的技术 实践．本文
引 言
随着经 济与科 技 的快速 发展，机器 人技术 正在 逐 步 普及，在各 行各业得到 了较 多应 用．在社会 上的部分 岗位 中，机器人 已经可 以完全 替代 人类．当前对 于 四轮 简 易机器 人，即智能小车 的开 发仍是大 学生创 新创 业 训练 、各类 大赛 的热点题 目，相关技术 资料较为 丰富，
ｂｅ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｂｙ ｃａｍ ｅｒａ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅａｌ－ｔｉｍ ｅ ｈｕｍ ａｎ ｆａｃｅｓ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉｓ ｉｍ ｐｌｅｍ ｅｎｔｅｄ ｂｙ ｃｏｍ ｐｕｔｅｒ ｖｉｓｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｓ． Ｋ ｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ａ ＲＭ ；ｅｍ ｂｅｄｄｅｄ Ｌｉｎｕｘ；ｗ ｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍ ｍ ｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ｒｏｂｏｔ；ｃｏｍ ｐｕｔｅｒ ｖｉｓｉｏｎ
ＬＩＮ Ｙｕｅ．Ｗ ｅｉ ，Ｍ Ｕ Ｓｅｎ ，ＪＩＡＮＧ Ｈａｉ．Ｊｕｎ ， （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ ｙ ，Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６０６１，Ｃｈｉｎａ） （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｏｓｔｓ ａｎｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １ ００８７６，Ｃｈｉｎａ） Ａ ｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ ｍ ｉｎｉ ｓｍ ａｒｔ ｃａｒ ｗ ｉｔｈ Ｗ ｉＦｉ ｗ ｉｒｅｌｅｓｓ ｒｅｍ ｏｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ０ｎ ＡＲＭ ａｎｄ ｅｍ ｂｅｄｄｅｄ Ｌｉｎｕｘ ｉｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｍ ｅｔｈｏｄ，ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｒａｃｔｉｃｅ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ＡＲＭ １ １ ｃｈｉｐ ｉｓ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｃｅｎｔｒａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃ ＰＵ ．Ｔｈｅ Ｗ ｉＦｉ ｗ ｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍ ｍ ｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｍ ｏｄｕｌｅ ｏｎ ｓｍ ａｒｔ ｃａｒ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｃｏｍ ｍ ｕｎｉｃａｔｅ ｗｉｔｈ ｒｅｍ ｏｔｅ Ａｎｄｒｏｉｄ ｓｍ ａｒｔ ｐｈｏｎｅ ｔｏ ｒｅｃｅｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｃｏｍｍ ａｎｄｓ．Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｃｏｍ ｍ ａｎｄｓ ａｒｅ ｓｅｎｔ ｂｙ ｔｈｅ ｓｍ ａｒｔ ｐｈｏｎｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｎｏｖｅｌ‘ｇｒａｖｉｔｙ ｓｅｎｓｉｎｇ’ｏｒ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ‘ｋｅｙ ｐｒｅｓｓｉｎｇ’ｍ ｏｄｅ．Ｏｎｃｅ ｔｈｅ ｃｏｍ ｍ ａｎｄｓ ａｒｅ ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｂｙ
引用 格 式：林 粤伟 ，牟 森，姜海 君．基 于 ＡＲＭ 和 嵌入式 Ｌｉｎｕｘ的智能 小车技 术实 践．计算机ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．Ｃ．Ｓ．
ａ．ｏｒｇ．ｃｒｄｌ００３—３２５４／６５１０．ｈｔｍｌ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ Ｓｍ ａｒｔ Ｍ ｉｎｉ Ｃａｒ Ｂａｓｅｄ Ｏｉｌ ＡＲＭ ａｎｄ Ｅｍ ｂｅｄｄｅｄ Ｌｉｎｕｘ
ｈｔｔｐ：／／ｗｗ ｗ ．Ｃ－Ｓ－ａ．ｏｒｇ．ｃｎ Ｔｅｌ：＋８６－ｌ０—６２６６１Ｏ４１
基 于 ＡＲＭ 和嵌 入式 Ｌｉｎｕｘ的智能 小车技术 实践①
林粤伟 ，牟 森 ，姜海君 ，
（青岛科技大学 信息科学技术 学院，青岛 ２６６０６１） （北 京 邮 电 大 学 电子 工 程 学 院 ，北 京 １００８７６）
计 算机 系 统应用 ＩＳＳＮ １００３．３２５４，ＣＯＤＥＮ ＣＳＡＯＢＮ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ＆ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２０１８，２７（８）：２４１—２４６［ｄｏｉ：１０．１５８８８￣．ｃｎｋｉ．ｃｓａ．００６５１０］ ◎中国科 学院 软件 研 究所版 权所 有．
Ｅ—ｍａｉｌ：ｃｓａ＠ｉｓｃａｓ ａｃ．ｃｎ
ｔｈｅ ＡＲＭ ｃｈｉｐ，ｉｔ ｗｉｌｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｍｏｔｏｒｓ ｖｉａ ＧＰＩＯ ａｎｄ ｄｒｉｖｅ ｆｏｕｒ ｗｈｅｅｌｓ ｔｏ ｍａｋｅ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ａｃｔｉｏｎｓ（ｍｏｖｉｎｇ ｆｏｒｗａｒｄ／ｂａｃｋｗａｒｄ，ｔｕｒｎｉｎｇ ａｎｄ ｒｏｔａｔｉｎｇ），ａｎｄ ｆｏｒｃｅ ｔｈｅ ｃａｒ ｔｏ ｍｏｖｅ ｉｎ ａ ｓｔｒａｉｇｈｔ ｌｉｎｅ ｖｉａ ＰＩＤ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｔｈｅ ｖｉｄｅｏ ｄａｔａ ｃａｎ
文 献［１］对 无线遥 控智能 小车进行 了介绍．对于小 车的 轮 子 电机 控制硬件设计，在文献 ［２］中给 出了描述 ．对于 小车的 ＰＩＤ控制软件设计，在文献［３］中给 出了介绍．本 文借鉴 智能小车相关文献和大赛，如恩 智浦杯 【４］、博创 杯 等 比赛 成果用 到 的开发技 术，进行具 有计算 机视 觉 人 脸识别 功能 的无线遥 控智 能小车 的技术 实践．本文