基于藍(lán)牙和虛擬儀器的智能車信息采集與處理

赫玉瑩++邊疆++王貫安++李志華

摘 要：針對(duì)無人駕駛車的信息采集與處理，在模擬實(shí)驗(yàn)過程中設(shè)計(jì)了一種基于藍(lán)牙和虛擬儀器LabVIEW的綜合監(jiān)控平臺(tái)。能夠?qū)崟r(shí)地檢測(cè)并直觀顯示出智能車的行駛姿態(tài)和路況，便于程序和算法的調(diào)試驗(yàn)證，并具備可靠性、靈活性、便捷性。

關(guān)鍵詞：藍(lán)牙 LabVIEW 無線通信 監(jiān)控

中圖分類號(hào)：TN92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）06（a）-0041-04

The information acquisition and processing of Smartcar based on bluetooth and Virtual instrument

HE Yu-ying， BIAN Jiang， WANG Guan-an， LI Zhi-hua

（Department of Information Science and Engineering， Central South University， Changsha，410083，China）

Abstract：In the process of simulation experiments，a comprehensive monitoring based in bluetooth and LabVIEW was designed under the demand of smartcars information acqiusition and processing.The design can monitor and display driving posture and road conditions of smart car in real time，which is conductive to debugging program and algorithm validation.In addition，it owns the reliability，flexibility and convenience.

Keywords：bluetooth；LabVIEW；wireless communication；monitoring

隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制在汽車行業(yè)占據(jù)著舉足輕重的作用[1]。給汽車裝上“大腦”，讓汽車學(xué)會(huì)“思考”，這是汽車行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，也面臨著很大的發(fā)展空間。

對(duì)智能車的信息監(jiān)測(cè)控制有以下3種方式：①采用串口線與電腦相連，在PC機(jī)上顯示。②在智能車行駛過程中，先將信息存儲(chǔ)在車載SD卡中，再將SD卡中的內(nèi)容導(dǎo)入計(jì)算機(jī)。③利用無線傳輸，將數(shù)據(jù)傳送到接收端，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。顯然，前兩種方法對(duì)于整個(gè)行駛狀態(tài)不具有普遍性，無法顯示車輛高速行駛過程中的實(shí)時(shí)狀況。因此，開發(fā)上位機(jī)對(duì)車輛信息采集處理實(shí)現(xiàn)監(jiān)控，已成為一種必然的選擇。

目前比較成熟的短距離無線傳輸網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)有：藍(lán)牙、wifi、超帶寬技術(shù)、Zigbee技術(shù)等。藍(lán)牙技術(shù)可提供低成本、低功耗的無線接入方式，被認(rèn)為是近年來無線數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域重大的進(jìn)展之一[2]。而LabVIEW是由NI公司在1986年推出的一種高效的圖形化軟件開發(fā)環(huán)境，支持與多種總線接口系統(tǒng)的通信連接，提供數(shù)據(jù)采集、一起控制、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)顯示等于虛擬儀器系統(tǒng)集成相關(guān)的多種功能，具有強(qiáng)大的圖形化用戶界面和User Interface庫，是目前應(yīng)用最廣、發(fā)展最快、功能最強(qiáng)的圖形化軟件開發(fā)集成環(huán)境。本設(shè)計(jì)將采用FBT06系列藍(lán)牙模塊進(jìn)行短距離的無線通信，利用LabVIEW軟件制作上位機(jī)虛擬儀器，進(jìn)行人機(jī)交互，實(shí)現(xiàn)智能車的數(shù)據(jù)監(jiān)控和處理。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

智能車在行駛過程中，通過攝像頭采集圖像信息，同時(shí)，針對(duì)路況，應(yīng)能夠給出相應(yīng)的舵機(jī)打角，以及相應(yīng)占空比的PWM波控制電機(jī)以實(shí)現(xiàn)加速、減速、過彎、避障等，使智能車的運(yùn)行趨于穩(wěn)定、可靠。同時(shí)，也可通過信息采集，記錄經(jīng)過的道路情況，如彎道、直道、十字交叉路口等等，應(yīng)用于賽道記憶算法，以便于智能車的提速。整合以上所有需監(jiān)控狀態(tài)，通過藍(lán)牙技術(shù)，由無線串口藍(lán)牙模塊（從機(jī)）傳送給藍(lán)牙模塊（主機(jī)），再通過PL2303串口轉(zhuǎn)USB，將信息傳送給PC機(jī)，最后通過LabVIEW上位機(jī)將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和顯示。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2 藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)

基于藍(lán)牙技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)短距離的無線通信，最遠(yuǎn)距離可以達(dá)到100 m。藍(lán)牙技術(shù)工作在全球通用的2.4 GHz ISM頻段，數(shù)據(jù)傳輸速度為1 Mbit/s[3]。其采用了快速確認(rèn)和調(diào)頻方案，從而使得藍(lán)牙具有良好的抗干擾能力和系統(tǒng)穩(wěn)定性。下面對(duì)其通信的實(shí)現(xiàn)原理進(jìn)行詳細(xì)說明。

在下位機(jī)設(shè)置一定的采樣周期，對(duì)串口進(jìn)行初始化，接收數(shù)據(jù)信息，當(dāng)采樣周期到達(dá)時(shí)，單片機(jī)就將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)打包，以固定的格式發(fā)送出去。當(dāng)接收中斷到來時(shí)，下位機(jī)讀取數(shù)據(jù)并進(jìn)行解讀，然后進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)修改，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能車的控制。

對(duì)于串口接收狀態(tài)，可用如下轉(zhuǎn)移圖進(jìn)行描述，如圖2所示。

其為基于有限狀態(tài)機(jī)的幀同步方法[4]。該方法的實(shí)現(xiàn)過程是將數(shù)據(jù)幀的接收過程分為若干個(gè)狀態(tài)，在接受完一個(gè)數(shù)據(jù)幀或其他異常幀時(shí)，需要將狀態(tài)機(jī)設(shè)置為HEAD1，否則將會(huì)影響下一幀的數(shù)據(jù)接收，然后解析數(shù)據(jù)，得到相應(yīng)的功能碼，校驗(yàn)成功后將會(huì)更新主程序中的控制碼。

本設(shè)計(jì)中采用FBT06系列小尺寸2.1+EDR藍(lán)牙模塊，其集成了藍(lán)牙天線、專用各種串行線纜替代方案。其波特率最高可達(dá)到1.384Mbps，有多達(dá)35條方便靈活地AT指令集，支持WIOMODE，可通過藍(lán)牙無線端設(shè)置AT命令。需要特別說明的是，由于FBT06采用CMOS電平設(shè)計(jì)，與PC機(jī)（RS232電平）電平不同，所以不能進(jìn)行直接連接，需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。在使用藍(lán)牙模塊之前，需對(duì)它進(jìn)行配置，進(jìn)行藍(lán)牙模塊初始化、選擇流控制方式等。endprint

在藍(lán)牙模塊的使用過程中，需要注意的是：① 其波特率的設(shè)置，要使系統(tǒng)穩(wěn)定，盡量少地受到外界干擾。一般設(shè)置波特率不超過115200bps。②由于要求較大的傳輸距離，對(duì)百米藍(lán)牙模塊采用兩級(jí)供電。包括VCC和PAVCC，在使用過程中，給兩者均供電3.3V。

3 上位機(jī)設(shè)計(jì)

采用LabVIEW虛擬儀器軟件進(jìn)行本設(shè)計(jì)的開發(fā)，編程使用圖形化編輯語言G，簡單直觀，不需要很深的編程基礎(chǔ)也能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。通過對(duì)程序框圖的編寫，實(shí)現(xiàn)了本監(jiān)控系統(tǒng)的主要模塊設(shè)計(jì)，并能夠很好地應(yīng)用于圖像顯示和智能車調(diào)試中。

在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，加裝虛擬儀器軟件架構(gòu)VASA驅(qū)動(dòng)，它可以與大多數(shù)儀器總線連接，通過該串口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在LabVIEW中，程序的執(zhí)行順序是沿著數(shù)據(jù)流動(dòng)的方向運(yùn)行的。在進(jìn)行串口的配置之后，配置好的串口數(shù)據(jù)要留到設(shè)置好的緩沖區(qū)中，再通過“串口讀取”將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)讀出來，即實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接收。如圖3所示，體現(xiàn)在程序框圖中。

而對(duì)于圖像顯示，由于上位機(jī)接收到的數(shù)據(jù)是機(jī)器語言字符串，要將其還原成圖像數(shù)據(jù)，那么通訊協(xié)議就發(fā)揮作用了。在發(fā)送圖像時(shí)，設(shè)置固定的標(biāo)志字符，比如：picture，圖片伴隨該字符發(fā)送，當(dāng)上位機(jī)軟件接收到字符串后，將其與“picture”進(jìn)行比對(duì)，識(shí)別出發(fā)送數(shù)據(jù)的內(nèi)容。該部分的具體編程實(shí)現(xiàn)就體現(xiàn)在通訊協(xié)議的編寫過程中了，當(dāng)然，通訊協(xié)議的內(nèi)容并不局限于此，還有其他更為復(fù)雜的操作和應(yīng)用，在此不再進(jìn)行詳細(xì)闡述。轉(zhuǎn)換為圖像數(shù)據(jù)之后，通過字符串顯示控件將其顯示出來。實(shí)現(xiàn)步驟如下[5-6]：

①將圖像數(shù)據(jù)字符串轉(zhuǎn)換為“無符號(hào)字節(jié)數(shù)組”，并調(diào)整數(shù)組維數(shù)為二維。

②平化像素圖并繪制。編程面板：編程->圖形與聲音->圖形格式->繪制平化像素圖。

編程->簇/類與變體->按名稱捆綁。

③接入圖片控件。

而對(duì)于整個(gè)數(shù)據(jù)采集處理及顯示過程，通過設(shè)置while結(jié)構(gòu)讓其一直循環(huán)，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

圖像采集和處理部分，在前面板上顯示出采集到的原本道路信息，以及進(jìn)行濾波去噪、二值化等處理后的圖像，并排顯示，方便比對(duì)和對(duì)算法的分析。

與此同時(shí)，前面板的設(shè)計(jì)，還主要有舵機(jī)打角顯示，電機(jī)驅(qū)動(dòng)占空比，小車行駛速度顯示，以及路況顯示等。為了更好地直觀性表現(xiàn)出車輛運(yùn)行狀態(tài)，并進(jìn)行控制算法的驗(yàn)證，以方便調(diào)試，在前面板加放坐標(biāo)系顯示，利用順序結(jié)構(gòu)從一組數(shù)據(jù)中求取相應(yīng)變量，將一段時(shí)間內(nèi)該變量的狀態(tài)接收點(diǎn)作為縱坐標(biāo)，時(shí)間作為橫坐標(biāo)，繪制曲線，查看其運(yùn)行動(dòng)態(tài)。由于舵機(jī)打角和電機(jī)輸出是算法控制的兩大模塊，必然要直觀地顯示出其當(dāng)前值和變化率，有關(guān)該模塊，在程序框圖中的實(shí)現(xiàn)如圖4所示。

最后進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，在整個(gè)調(diào)試過程中的采集數(shù)據(jù)一方面送到虛擬面板上顯示出來，另一方面，要把它存儲(chǔ)起來，以供查詢?yōu)g覽，也方便對(duì)道路信息的數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真分析，從而更好地控制車輛的運(yùn)行姿態(tài)。此處的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)有兩種方案，一種是按照上文所述，將采集到的數(shù)據(jù)在上位機(jī)部分同步存儲(chǔ)；另一種方案是在模擬車上安放SD卡，通過車輛的主控芯片將數(shù)據(jù)存放進(jìn)SD卡中。將兩種方案進(jìn)行對(duì)比，采用第二種方案更有利于數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，但如果幾乎沒有數(shù)據(jù)丟包，采用第一種方式依然能夠保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、有效性而且更為簡便經(jīng)濟(jì)。

如圖5所示，為本設(shè)計(jì)的監(jiān)控平臺(tái)前面板圖。

在設(shè)計(jì)過程中還遇到了一些問題，比如：數(shù)據(jù)的丟包；程序的運(yùn)行速度以及上位機(jī)的參數(shù)自適應(yīng)等，通過對(duì)通訊協(xié)議和上位機(jī)程序的不斷完善，已將遇到的問題逐一解決。由于本設(shè)計(jì)是針對(duì)無人駕駛車調(diào)試而設(shè)計(jì)，還存在著一些不足，略顯簡陋，但針對(duì)實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境和被控對(duì)象的特性，可在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和完善。

4 結(jié)語

根據(jù)實(shí)際需求，采用藍(lán)牙FBT06系列和K60主控芯片為主要模塊搭建硬件平臺(tái)，并基于LabVIEW和藍(lán)牙通信技術(shù)，在一定的規(guī)范協(xié)議下編寫程序，實(shí)現(xiàn)了無線通訊傳輸和監(jiān)控，更有利于智能車的調(diào)試，提高了調(diào)試效率和進(jìn)度。該項(xiàng)技術(shù)不僅在智能車調(diào)試方面，還可將其應(yīng)用于工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域，并將發(fā)揮其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和效果，值得推廣。

參考文獻(xiàn)

[1] 張秀彬，應(yīng)俊豪.汽車智能化技術(shù)原理[M].上海交通大學(xué)出版社，2011.

[2] 程良明.ZIGBEE無線串口通信設(shè)備在高速公路站級(jí)電子顯示屏上的應(yīng)用[J].中國交通信息化，2012（2）：109-111.

[3] 張群，楊絮，張正言，等.藍(lán)牙模塊串口通信的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012（3）：79-82.

[4] 朱慧芬，沈連豐，張宏澤，等.藍(lán)牙智能車載卡的軟件實(shí)現(xiàn)[J].電子工程師，2004（3）：38-40.

[5] 陳錫輝，張銀鴻.LabVIEW 8.20程序設(shè)計(jì)從入門到精通[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007：55-68.

[6] 楊樂平，李海濤，趙勇，等.LabVIEW高級(jí)程序設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003：9-19.endprint

在藍(lán)牙模塊的使用過程中，需要注意的是：① 其波特率的設(shè)置，要使系統(tǒng)穩(wěn)定，盡量少地受到外界干擾。一般設(shè)置波特率不超過115200bps。②由于要求較大的傳輸距離，對(duì)百米藍(lán)牙模塊采用兩級(jí)供電。包括VCC和PAVCC，在使用過程中，給兩者均供電3.3V。

3 上位機(jī)設(shè)計(jì)

采用LabVIEW虛擬儀器軟件進(jìn)行本設(shè)計(jì)的開發(fā)，編程使用圖形化編輯語言G，簡單直觀，不需要很深的編程基礎(chǔ)也能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。通過對(duì)程序框圖的編寫，實(shí)現(xiàn)了本監(jiān)控系統(tǒng)的主要模塊設(shè)計(jì)，并能夠很好地應(yīng)用于圖像顯示和智能車調(diào)試中。

在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，加裝虛擬儀器軟件架構(gòu)VASA驅(qū)動(dòng)，它可以與大多數(shù)儀器總線連接，通過該串口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在LabVIEW中，程序的執(zhí)行順序是沿著數(shù)據(jù)流動(dòng)的方向運(yùn)行的。在進(jìn)行串口的配置之后，配置好的串口數(shù)據(jù)要留到設(shè)置好的緩沖區(qū)中，再通過“串口讀取”將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)讀出來，即實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接收。如圖3所示，體現(xiàn)在程序框圖中。

而對(duì)于圖像顯示，由于上位機(jī)接收到的數(shù)據(jù)是機(jī)器語言字符串，要將其還原成圖像數(shù)據(jù)，那么通訊協(xié)議就發(fā)揮作用了。在發(fā)送圖像時(shí)，設(shè)置固定的標(biāo)志字符，比如：picture，圖片伴隨該字符發(fā)送，當(dāng)上位機(jī)軟件接收到字符串后，將其與“picture”進(jìn)行比對(duì)，識(shí)別出發(fā)送數(shù)據(jù)的內(nèi)容。該部分的具體編程實(shí)現(xiàn)就體現(xiàn)在通訊協(xié)議的編寫過程中了，當(dāng)然，通訊協(xié)議的內(nèi)容并不局限于此，還有其他更為復(fù)雜的操作和應(yīng)用，在此不再進(jìn)行詳細(xì)闡述。轉(zhuǎn)換為圖像數(shù)據(jù)之后，通過字符串顯示控件將其顯示出來。實(shí)現(xiàn)步驟如下[5-6]：

①將圖像數(shù)據(jù)字符串轉(zhuǎn)換為“無符號(hào)字節(jié)數(shù)組”，并調(diào)整數(shù)組維數(shù)為二維。

②平化像素圖并繪制。編程面板：編程->圖形與聲音->圖形格式->繪制平化像素圖。

編程->簇/類與變體->按名稱捆綁。

③接入圖片控件。

而對(duì)于整個(gè)數(shù)據(jù)采集處理及顯示過程，通過設(shè)置while結(jié)構(gòu)讓其一直循環(huán)，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

圖像采集和處理部分，在前面板上顯示出采集到的原本道路信息，以及進(jìn)行濾波去噪、二值化等處理后的圖像，并排顯示，方便比對(duì)和對(duì)算法的分析。

與此同時(shí)，前面板的設(shè)計(jì)，還主要有舵機(jī)打角顯示，電機(jī)驅(qū)動(dòng)占空比，小車行駛速度顯示，以及路況顯示等。為了更好地直觀性表現(xiàn)出車輛運(yùn)行狀態(tài)，并進(jìn)行控制算法的驗(yàn)證，以方便調(diào)試，在前面板加放坐標(biāo)系顯示，利用順序結(jié)構(gòu)從一組數(shù)據(jù)中求取相應(yīng)變量，將一段時(shí)間內(nèi)該變量的狀態(tài)接收點(diǎn)作為縱坐標(biāo)，時(shí)間作為橫坐標(biāo)，繪制曲線，查看其運(yùn)行動(dòng)態(tài)。由于舵機(jī)打角和電機(jī)輸出是算法控制的兩大模塊，必然要直觀地顯示出其當(dāng)前值和變化率，有關(guān)該模塊，在程序框圖中的實(shí)現(xiàn)如圖4所示。

最后進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，在整個(gè)調(diào)試過程中的采集數(shù)據(jù)一方面送到虛擬面板上顯示出來，另一方面，要把它存儲(chǔ)起來，以供查詢?yōu)g覽，也方便對(duì)道路信息的數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真分析，從而更好地控制車輛的運(yùn)行姿態(tài)。此處的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)有兩種方案，一種是按照上文所述，將采集到的數(shù)據(jù)在上位機(jī)部分同步存儲(chǔ)；另一種方案是在模擬車上安放SD卡，通過車輛的主控芯片將數(shù)據(jù)存放進(jìn)SD卡中。將兩種方案進(jìn)行對(duì)比，采用第二種方案更有利于數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，但如果幾乎沒有數(shù)據(jù)丟包，采用第一種方式依然能夠保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、有效性而且更為簡便經(jīng)濟(jì)。

如圖5所示，為本設(shè)計(jì)的監(jiān)控平臺(tái)前面板圖。

在設(shè)計(jì)過程中還遇到了一些問題，比如：數(shù)據(jù)的丟包；程序的運(yùn)行速度以及上位機(jī)的參數(shù)自適應(yīng)等，通過對(duì)通訊協(xié)議和上位機(jī)程序的不斷完善，已將遇到的問題逐一解決。由于本設(shè)計(jì)是針對(duì)無人駕駛車調(diào)試而設(shè)計(jì)，還存在著一些不足，略顯簡陋，但針對(duì)實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境和被控對(duì)象的特性，可在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和完善。

4 結(jié)語

根據(jù)實(shí)際需求，采用藍(lán)牙FBT06系列和K60主控芯片為主要模塊搭建硬件平臺(tái)，并基于LabVIEW和藍(lán)牙通信技術(shù)，在一定的規(guī)范協(xié)議下編寫程序，實(shí)現(xiàn)了無線通訊傳輸和監(jiān)控，更有利于智能車的調(diào)試，提高了調(diào)試效率和進(jìn)度。該項(xiàng)技術(shù)不僅在智能車調(diào)試方面，還可將其應(yīng)用于工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域，并將發(fā)揮其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和效果，值得推廣。

參考文獻(xiàn)

[1] 張秀彬，應(yīng)俊豪.汽車智能化技術(shù)原理[M].上海交通大學(xué)出版社，2011.

[2] 程良明.ZIGBEE無線串口通信設(shè)備在高速公路站級(jí)電子顯示屏上的應(yīng)用[J].中國交通信息化，2012（2）：109-111.

[3] 張群，楊絮，張正言，等.藍(lán)牙模塊串口通信的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012（3）：79-82.

[4] 朱慧芬，沈連豐，張宏澤，等.藍(lán)牙智能車載卡的軟件實(shí)現(xiàn)[J].電子工程師，2004（3）：38-40.

[5] 陳錫輝，張銀鴻.LabVIEW 8.20程序設(shè)計(jì)從入門到精通[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007：55-68.

[6] 楊樂平，李海濤，趙勇，等.LabVIEW高級(jí)程序設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003：9-19.endprint

在藍(lán)牙模塊的使用過程中，需要注意的是：① 其波特率的設(shè)置，要使系統(tǒng)穩(wěn)定，盡量少地受到外界干擾。一般設(shè)置波特率不超過115200bps。②由于要求較大的傳輸距離，對(duì)百米藍(lán)牙模塊采用兩級(jí)供電。包括VCC和PAVCC，在使用過程中，給兩者均供電3.3V。

3 上位機(jī)設(shè)計(jì)

采用LabVIEW虛擬儀器軟件進(jìn)行本設(shè)計(jì)的開發(fā)，編程使用圖形化編輯語言G，簡單直觀，不需要很深的編程基礎(chǔ)也能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。通過對(duì)程序框圖的編寫，實(shí)現(xiàn)了本監(jiān)控系統(tǒng)的主要模塊設(shè)計(jì)，并能夠很好地應(yīng)用于圖像顯示和智能車調(diào)試中。

在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，加裝虛擬儀器軟件架構(gòu)VASA驅(qū)動(dòng)，它可以與大多數(shù)儀器總線連接，通過該串口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在LabVIEW中，程序的執(zhí)行順序是沿著數(shù)據(jù)流動(dòng)的方向運(yùn)行的。在進(jìn)行串口的配置之后，配置好的串口數(shù)據(jù)要留到設(shè)置好的緩沖區(qū)中，再通過“串口讀取”將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)讀出來，即實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接收。如圖3所示，體現(xiàn)在程序框圖中。

而對(duì)于圖像顯示，由于上位機(jī)接收到的數(shù)據(jù)是機(jī)器語言字符串，要將其還原成圖像數(shù)據(jù)，那么通訊協(xié)議就發(fā)揮作用了。在發(fā)送圖像時(shí)，設(shè)置固定的標(biāo)志字符，比如：picture，圖片伴隨該字符發(fā)送，當(dāng)上位機(jī)軟件接收到字符串后，將其與“picture”進(jìn)行比對(duì)，識(shí)別出發(fā)送數(shù)據(jù)的內(nèi)容。該部分的具體編程實(shí)現(xiàn)就體現(xiàn)在通訊協(xié)議的編寫過程中了，當(dāng)然，通訊協(xié)議的內(nèi)容并不局限于此，還有其他更為復(fù)雜的操作和應(yīng)用，在此不再進(jìn)行詳細(xì)闡述。轉(zhuǎn)換為圖像數(shù)據(jù)之后，通過字符串顯示控件將其顯示出來。實(shí)現(xiàn)步驟如下[5-6]：

①將圖像數(shù)據(jù)字符串轉(zhuǎn)換為“無符號(hào)字節(jié)數(shù)組”，并調(diào)整數(shù)組維數(shù)為二維。

②平化像素圖并繪制。編程面板：編程->圖形與聲音->圖形格式->繪制平化像素圖。

編程->簇/類與變體->按名稱捆綁。

③接入圖片控件。

而對(duì)于整個(gè)數(shù)據(jù)采集處理及顯示過程，通過設(shè)置while結(jié)構(gòu)讓其一直循環(huán)，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

圖像采集和處理部分，在前面板上顯示出采集到的原本道路信息，以及進(jìn)行濾波去噪、二值化等處理后的圖像，并排顯示，方便比對(duì)和對(duì)算法的分析。

與此同時(shí)，前面板的設(shè)計(jì)，還主要有舵機(jī)打角顯示，電機(jī)驅(qū)動(dòng)占空比，小車行駛速度顯示，以及路況顯示等。為了更好地直觀性表現(xiàn)出車輛運(yùn)行狀態(tài)，并進(jìn)行控制算法的驗(yàn)證，以方便調(diào)試，在前面板加放坐標(biāo)系顯示，利用順序結(jié)構(gòu)從一組數(shù)據(jù)中求取相應(yīng)變量，將一段時(shí)間內(nèi)該變量的狀態(tài)接收點(diǎn)作為縱坐標(biāo)，時(shí)間作為橫坐標(biāo)，繪制曲線，查看其運(yùn)行動(dòng)態(tài)。由于舵機(jī)打角和電機(jī)輸出是算法控制的兩大模塊，必然要直觀地顯示出其當(dāng)前值和變化率，有關(guān)該模塊，在程序框圖中的實(shí)現(xiàn)如圖4所示。

最后進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，在整個(gè)調(diào)試過程中的采集數(shù)據(jù)一方面送到虛擬面板上顯示出來，另一方面，要把它存儲(chǔ)起來，以供查詢?yōu)g覽，也方便對(duì)道路信息的數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真分析，從而更好地控制車輛的運(yùn)行姿態(tài)。此處的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)有兩種方案，一種是按照上文所述，將采集到的數(shù)據(jù)在上位機(jī)部分同步存儲(chǔ)；另一種方案是在模擬車上安放SD卡，通過車輛的主控芯片將數(shù)據(jù)存放進(jìn)SD卡中。將兩種方案進(jìn)行對(duì)比，采用第二種方案更有利于數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，但如果幾乎沒有數(shù)據(jù)丟包，采用第一種方式依然能夠保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、有效性而且更為簡便經(jīng)濟(jì)。

如圖5所示，為本設(shè)計(jì)的監(jiān)控平臺(tái)前面板圖。

在設(shè)計(jì)過程中還遇到了一些問題，比如：數(shù)據(jù)的丟包；程序的運(yùn)行速度以及上位機(jī)的參數(shù)自適應(yīng)等，通過對(duì)通訊協(xié)議和上位機(jī)程序的不斷完善，已將遇到的問題逐一解決。由于本設(shè)計(jì)是針對(duì)無人駕駛車調(diào)試而設(shè)計(jì)，還存在著一些不足，略顯簡陋，但針對(duì)實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境和被控對(duì)象的特性，可在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和完善。

4 結(jié)語

根據(jù)實(shí)際需求，采用藍(lán)牙FBT06系列和K60主控芯片為主要模塊搭建硬件平臺(tái)，并基于LabVIEW和藍(lán)牙通信技術(shù)，在一定的規(guī)范協(xié)議下編寫程序，實(shí)現(xiàn)了無線通訊傳輸和監(jiān)控，更有利于智能車的調(diào)試，提高了調(diào)試效率和進(jìn)度。該項(xiàng)技術(shù)不僅在智能車調(diào)試方面，還可將其應(yīng)用于工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域，并將發(fā)揮其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和效果，值得推廣。

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