基于Matlab GUI的PC機與智能車的無線通信

引言

　　在以速度決定優(yōu)劣的飛恩卡爾智能車比賽中，任何因素都可能影響小車的運行。為了滿足對小車在賽道中各種狀態(tài)精確分析的需求，上位機的效據(jù)采集與處理要求通信波特率高、信號傳輸穩(wěn)定、不丟包、數(shù)據(jù)處理量大、數(shù)據(jù)處理及時等。在基于Matlab環(huán)境下的串口通信中，查詢方式下的非實時串行通信技術(shù)對實時性要求很高的智能車通信有很大的局限性。而在目前普遍采用的中斷機制下的通信雖然可以滿足實時性的需要，卻需要修改Matlab自帶的instrcallback回調(diào)函數(shù)。程序調(diào)試過程中慘改了回調(diào)函數(shù)后，需要重新啟動Matlab才能使得新的回調(diào)函數(shù)文件生效。由此可以看出，其操作復(fù)雜易出錯，且instrcallback函數(shù)接收到保存在工作空間的數(shù)據(jù)不能被GUI組件的函數(shù)實時調(diào)用。故此方式在需要對多組數(shù)據(jù)進行分別作圖分析時，往往生成多個零散圖形窗口。為了滿足智能車的實時通信需求，同時使基于Matlab GUI的通信界面更加簡潔，本文提出了一種將事件中斷函數(shù)寫入GUI組件函數(shù)中的方式。

　　Matlab是由美國Mathworks公司開發(fā)的面向理論分析研究及工程設(shè)計處理和繪圖的一套具有強大功能的軟件系統(tǒng)。Matlab運行穩(wěn)定、可靠，使用方便，是廣大科研人員進行科學研究的得力助手。從Matlab6.0版本開始，Mathworks公司在軟件中增加了設(shè)備控制箱（instrument control toolbox），提供了對RS-232/RS-485通信標準的串口通信的正式支持。Matlab GUI（Graphic User Interface）是內(nèi)置于Matlab的進行圖形界面開發(fā)的模塊。本文主要介紹在Mariab GUI環(huán)境下，上位機與智能車進行實時通信盼辦法。該方法較之使用VC/VB高級語言編程，

　　大大縮減了開發(fā)時間，提高了開發(fā)效率。另外，較之傳統(tǒng)的RS-232接口，使用藍牙接口能夠更大范圍地全方位進行數(shù)據(jù)傳輸和采集。實驗結(jié)果表明，經(jīng)過兩次握手處理后數(shù)據(jù)傳輸實時穩(wěn)定，具有很強的實用性。

　　1 系統(tǒng)總體設(shè)計方案

　　系統(tǒng)采用飛恩卡爾MCA8HCS12G128單片機作為智能車的控制器，PC機為上位機。利用Matlab GUI構(gòu)建起二者的實時通信、數(shù)據(jù)處理和繪圖等平臺。整個系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示，介紹了基于Matlab的GUI和串口通信機制下建立上位機與智能車實時通信和作圖的平臺方法。

　　智能車與PC機通過藍牙相連，系統(tǒng)工作時，由Matlab調(diào)用設(shè)備控制工具箱中的serial類函數(shù)來設(shè)置串口屬性，創(chuàng)建串口對象，從而實現(xiàn)Matlab對串口的控制和讀寫操作。在對智能車的調(diào)試過程中，可以通過Matlab向藍牙發(fā)送特殊指令，啟動智能車。在智能車系統(tǒng)運行后便可以將所采集位置和速度等效據(jù)通過藍牙回送給PC機。

　　由Matlab通過中斷方式實時接收數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行分析和處理，實時繪出相應(yīng)的圖形。

　　2 Matlab GUI設(shè)計介紹

　?、龠\行Matlab后，點擊主界面左上角的GUI圖標即可運行Matlab GUI開發(fā)工具。

　?、邳c擊Blank GUI（Default）選項并點擊OK按鈕，完成新建Blank GUI.

　?、墼谛陆ǖ腂lank GUI界面的右方菜單中添加設(shè)計所需要的元素，完成串口通信及數(shù)據(jù)實時顯示等功能的GUI界面設(shè)計。

　?、芫帉慓UI組建相應(yīng)的響應(yīng)控制代碼，運行后的通信仿真界面如圖2所示。