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基于μCOS―II操作系统的WiFi小车设计 　　摘 要：文中设计了基于μCOS-II操作系统的WiFi小车的软硬件。该小车通过WiFi实现无线控制。在硬件方面，该系统以MSP430F149单片机模块为核心，其他主要由VC平台设备、WiFi模块、稳压电源模块、测速模块、直流电机驱动模块等组成。软件方面，完成了上位机VC设备程序及下位机单片机程序的编写，同时单片机中搭载了μCOS-II操作系统。经测试，发现小车性能稳定，VC设备能较好地通过WiFi对小车的运动状态实现精准控制。 　　关键词：μCOS-II；MSP430；WiFi小车；VC 　　中图分类号：TP242.6 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）02-00-03 　　0 引 言 　　近年来随着小车的智能化，多项技术在小车上得到了应用，对嵌入式软件的要求也随之提升。本文介绍了基于μCOS-II实时嵌入式操作系统设计软件的方法，既克服了传统软件设计方法的弊端，又充分发挥了硬件实时性的特点，增强了系统的稳定性。目前，WiFi技术得到了空前广泛的应用，如应用在手机、电脑、汽车、游戏设备和医疗设备等方面[1]。通过移动设备实现远程控制已成为新的发展方向。基于μCOS-II操作系统的WiFi小车能实现远程控制功能，可通过进一步开发来完成一些目前人类无法完成的任务，具有一定的实际意义。 　　1 系统总体设计 　　WiFi智能小车以MSP430F149单片机为核心，该处理器搭载μCOS-II操作系统，由VC平台设备、WiFi模块、稳压电源模块、测速模块、直流电机驱动模块构成。系统总体设计结构如图1所示。WiFi智能小车单片机模块与WiFi模块之间通过串口通信。VC平台设备可通过WiFi模块传输控制信号给MSP430F149单片机模块，以此控制直流电机驱动模块来驱动电机。单片机模块，直流电机驱动模块和测速模块形成一个闭环控制系统，自动平衡电机的转速，从而达到小车精准行动的目的。 　　2 智能小车控制系统硬件电路设计 　　2.1 核心控制器MSP430F149最小系统 　　核心控制器最小系统图如图2所示。控制器是智能小车的核心，该小车采用MSP430F149单片机作为核心控制系统。MSP430F149是MSP430系列超低功耗微控制器中的一种。它由2个16位定时器、8路快速12位A/D转?Q器、2个通用串行同步/异步通信信号接口（USART）和48个 I/O 引脚等构成。同时还具有2 KB的片内RAM和60 KB的Flash，可方便的在其上挂载操作系统。 　　MSP430单片机最小系统外围电路主要由晶振电路和复位电路组成。MSP430单片机的时钟输入源可以提供辅助时钟（ACLK）、系统主时钟（MCLK）和子系统时钟（SMCLK）共3种时钟信号[2]。本系统的晶振电路选用在XT2IN和XT2OUT管脚连接8 MHz高速晶振的高频时钟源产生的系统主时钟信号，外部32.768 kHz的精准晶振作为系统的子系统时钟源，提供了精准的时基，复位电路选用典型的阻容复位电路。MSP430单片机具有上电复位功能，即上电后保持RST/NMI端口为高电平，在RST/NMI管脚接上10 kΩ上拉电阻与0.1μF的电容可以使复位更可靠。系统低功耗运行时，若系统断电后立即上电，可使电容中的电荷通过二极管释放，加速电容放电，确保复位[3]。 　　2.2 稳压电源模块 　　为了给该小型嵌入式系统提供安全、高效、纯净、易控制的电源，充分考虑小车上各模块的运行环境，选取12 V镍氢电池组为系统提供电能。采用TI公司生产的TPS5430芯片作为开关电源模块组的核心芯片，可使电源的利用率及效率最大化。该芯片具有5.5 V至36 V的宽输入电压，上至3 A的输出电流，固定500 kHZ的开关频率，其转换效率高达95%，还具有极低的输出电压波纹，并预留了ENA控制引脚[4]。通过单片机软件控制该芯片是否进行转换，从而实现了电源高效、安全、纯净、易控的特点。开关电源模块组提供了8 V、5 V以及3.3 V的输出电压，分别给其它模块组供电。图3所示为TPS5430的应用电路[4]。 　　在系统设计中，R1取定值10 kΩ；Vout=8 V 时，R2=1.80 kΩ；Vout=5 V 时，R2=3.24 kΩ；Vout=3.3 V 时，R2=5.9 kΩ。 　　电容C3大于100 μF即可，C2固定为0.01 μF，系统采用12 V镍氢电池组供电，电感选取15 μH到22 μH之间为宜。由此，根据R1及R2的不同取值，可搭建出输出电压值为8 V、5 V、3.3 V的电路。 　　2.3 WiFi模块 　　WiFi模块选取海凌科电子推出的HLK-RM04型号，低成本嵌入式USART-ET