基于802．11b與安卓手機操控機器魚(yú)的研究
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3 Wi—Fi模塊
Wi—Fi無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )包括兩種類(lèi)型的拓撲形式，基礎網(wǎng)(Infra)和自組網(wǎng)(Adhoc)。要說(shuō)明無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的拓撲形式，需要首先了解兩個(gè)基本概念：
AP：也就是無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)，是一個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的創(chuàng )建者，是網(wǎng)絡(luò )的中心節點(diǎn)。我們一般家庭或辦公室使用的無(wú)線(xiàn)路由器就一個(gè)AP。
STA：即站點(diǎn)，每一個(gè)連接到無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中的終端(如筆記本電腦、PDA及其它可以聯(lián)網(wǎng)的用戶(hù)設備)都可稱(chēng)之為一個(gè)站點(diǎn)。
Infra也稱(chēng)為基礎網(wǎng)，是由AP創(chuàng )建，眾多STA加入所組成的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )。這種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò )的特點(diǎn)是AP是整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的中心，網(wǎng)絡(luò )中所有的通信都通過(guò)AP來(lái)轉發(fā)完成：Adhoc也稱(chēng)為自組網(wǎng)，是僅由兩個(gè)及兩個(gè)以上STA自己組成，網(wǎng)絡(luò )中不存在A(yíng)P，這種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò )是一種松散的結構，網(wǎng)絡(luò )中所有的STA都可以直接通信。
基于自組網(wǎng)中所有的STA都可以直接通信的特點(diǎn)，本文采用了自組網(wǎng)的形式建立手機與Uart-wifi模塊之間的通信。手機和所有裝有Uart—wifi模塊的機器魚(yú)都各自是一個(gè)STA，當手機發(fā)出控制命令后，每一條機器魚(yú)(即每一個(gè)STA)都會(huì )接收到這個(gè)控制命令，從而做出相應的動(dòng)作實(shí)現對多魚(yú)的控制。
由于數據在網(wǎng)絡(luò )上是以數據幀的形式傳輸的，而在串口中是以字節流的形式傳輸的，我們要想把手機傳送的網(wǎng)絡(luò )數據通過(guò)串口傳送給單片機就要先進(jìn)行數據類(lèi)型的轉換。所以我們采用了嵌入式Uart-Wifi模塊。Uart-wifi模塊是基與Uart接口的符合Wi—Fi無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )標準的嵌入式模塊，內置無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )協(xié)議IEEE802．11協(xié)議棧以及TCP／IP協(xié)議棧，能夠實(shí)現用戶(hù)串口數據到無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )之間的轉換。通過(guò)Uart-Wifi模塊，傳統的串口設備也能輕松接入無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )。當Uart-Wifi模塊接收到網(wǎng)絡(luò )上傳輸過(guò)來(lái)的數據幀時(shí)它會(huì )將這些數據從幀格式轉換成流格式，這是比較容易的，也是大多數普通Wi—Fi模塊都能夠實(shí)現的，但當模塊從串口接收單片機返回的數據即接收到流格式數據要將其轉換成幀格式發(fā)送出去時(shí)就比較困難了，它需要一定的規則進(jìn)行約束。而Uart-Wifi模塊使用“自動(dòng)組幀長(cháng)度”和“自動(dòng)組幀周期”來(lái)進(jìn)行約束，能夠輕易的將數據從流的形式轉換成幀的形式。因此應用Uart-wifi模塊作為中間模塊進(jìn)行手機和單片機間的通信能夠輕易地解決數據類(lèi)型轉換難的問(wèn)題(見(jiàn)圖3)。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/170998.htm
4 單片機模塊
本項目采用MSP430F149單片機作為魚(yú)體控制芯片，它是一種高性能、低功耗的16位控制器，廣泛應用于通訊控制設備中。作為控制芯片，MSP430F149單片機顯著(zhù)特點(diǎn)是高效、低耗。它的數據處理能力非常強大，雖然尋址方式廣泛(7種源操作數，4種目的操作數)，但只需要簡(jiǎn)潔的27條指令即可完成，而且耗電量非常少，能夠有效延長(cháng)機器魚(yú)下水的時(shí)間，非常適合做機器魚(yú)控制芯片。
MSP430F149單片機作為“魚(yú)體”的主控MCU，主要用來(lái)接收米自Uart-Wifi模塊的數據流和控制機器魚(yú)舵機的運轉。我們用的機器魚(yú)為三關(guān)節桿系機器魚(yú)，這種利用桿系結構來(lái)模擬真魚(yú)的運動(dòng)的操作比較簡(jiǎn)單，只需要頭尾部的配重和魚(yú)尾各個(gè)關(guān)節轉動(dòng)的角度即可。
機器魚(yú)的動(dòng)力來(lái)自舵機部分，三關(guān)節機器魚(yú)有三個(gè)舵機，每個(gè)舵機由十五位的不同占空比的PWM波控制轉動(dòng)不同的角度，繼而控制“魚(yú)體”擺動(dòng)形成魚(yú)體波。魚(yú)體波是利用桿系機器魚(yú)對真實(shí)魚(yú)游動(dòng)形態(tài)的擬合，可以認為魚(yú)體波曲線(xiàn)是魚(yú)體波幅包絡(luò )線(xiàn)和正弦曲線(xiàn)的合成，它開(kāi)始于魚(yú)體的慣性。根據魚(yú)體波原理我們編寫(xiě)下位機程序讓單片機計算出各個(gè)關(guān)節的轉動(dòng)角度，產(chǎn)生相應的控制信號控制舵機的運作，使三個(gè)舵機相互配合產(chǎn)生相應的魚(yú)體波，推動(dòng)機器魚(yú)前進(jìn)。主控芯片的流程如圖4所示。
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