基于802．11b與安卓手機操控機器魚的研究
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3 Wi—Fi模塊
Wi—Fi無線網(wǎng)絡包括兩種類型的拓撲形式，基礎網(wǎng)(Infra)和自組網(wǎng)(Adhoc)。要說明無線網(wǎng)絡的拓撲形式，需要首先了解兩個基本概念：
AP：也就是無線接入點，是一個無線網(wǎng)絡的創(chuàng)建者，是網(wǎng)絡的中心節(jié)點。我們一般家庭或辦公室使用的無線路由器就一個AP。
STA：即站點，每一個連接到無線網(wǎng)絡中的終端(如筆記本電腦、PDA及其它可以聯(lián)網(wǎng)的用戶設備)都可稱之為一個站點。
Infra也稱為基礎網(wǎng)，是由AP創(chuàng)建，眾多STA加入所組成的無線網(wǎng)絡。這種類型的網(wǎng)絡的特點是AP是整個網(wǎng)絡的中心，網(wǎng)絡中所有的通信都通過AP來轉發(fā)完成：Adhoc也稱為自組網(wǎng)，是僅由兩個及兩個以上STA自己組成，網(wǎng)絡中不存在AP，這種類型的網(wǎng)絡是一種松散的結構，網(wǎng)絡中所有的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，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模塊的機器魚都各自是一個STA，當手機發(fā)出控制命令后，每一條機器魚(即每一個STA)都會接收到這個控制命令，從而做出相應的動作實現(xiàn)對多魚的控制。
由于數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡上是以數(shù)據(jù)幀的形式傳輸?shù)模诖谥惺且宰止?jié)流的形式傳輸?shù)?，我們要想把手機傳送的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通過串口傳送給單片機就要先進行數(shù)據(jù)類型的轉換。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無線網(wǎng)絡標準的嵌入式模塊，內(nèi)置無線網(wǎng)絡協(xié)議IEEE802．11協(xié)議棧以及TCP／IP協(xié)議棧，能夠實現(xiàn)用戶串口數(shù)據(jù)到無線網(wǎng)絡之間的轉換。通過Uart-Wifi模塊，傳統(tǒng)的串口設備也能輕松接入無線網(wǎng)絡。當Uart-Wifi模塊接收到網(wǎng)絡上傳輸過來的數(shù)據(jù)幀時它會將這些數(shù)據(jù)從幀格式轉換成流格式，這是比較容易的，也是大多數(shù)普通Wi—Fi模塊都能夠實現(xiàn)的，但當模塊從串口接收單片機返回的數(shù)據(jù)即接收到流格式數(shù)據(jù)要將其轉換成幀格式發(fā)送出去時就比較困難了，它需要一定的規(guī)則進行約束。而Uart-Wifi模塊使用“自動組幀長度”和“自動組幀周期”來進行約束，能夠輕易的將數(shù)據(jù)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行手機和單片機間的通信能夠輕易地解決數(shù)據(jù)類型轉換難的問題(見圖3)。本文引用地址：http://www.bjwjmy.cn/article/170998.htm
4 單片機模塊
本項目采用MSP430F149單片機作為魚體控制芯片，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單片機顯著特點是高效、低耗。它的數(shù)據(jù)處理能力非常強大，雖然尋址方式廣泛(7種源操作數(shù)，4種目的操作數(shù))，但只需要簡潔的27條指令即可完成，而且耗電量非常少，能夠有效延長機器魚下水的時間，非常適合做機器魚控制芯片。
MSP430F149單片機作為“魚體”的主控MCU，主要用來接收米自Uart-Wifi模塊的數(shù)據(jù)流和控制機器魚舵機的運轉。我們用的機器魚為三關節(jié)桿系機器魚，這種利用桿系結構來模擬真魚的運動的操作比較簡單，只需要頭尾部的配重和魚尾各個關節(jié)轉動的角度即可。
機器魚的動力來自舵機部分，三關節(jié)機器魚有三個舵機，每個舵機由十五位的不同占空比的PWM波控制轉動不同的角度，繼而控制“魚體”擺動形成魚體波。魚體波是利用桿系機器魚對真實魚游動形態(tài)的擬合，可以認為魚體波曲線是魚體波幅包絡線和正弦曲線的合成，它開始于魚體的慣性。根據(jù)魚體波原理我們編寫下位機程序讓單片機計算出各個關節(jié)的轉動角度，產(chǎn)生相應的控制信號控制舵機的運作，使三個舵機相互配合產(chǎn)生相應的魚體波，推動機器魚前進。主控芯片的流程如圖4所示。
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