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基于iOS系统的开源智能小车平台的设计和实现

作　者: 孟祥华
导　师: 唐新怀; 姚尹雄
学　校: 上海交通大学
专　业: 软件工程
关键词: 遥控车 智能手机 iOS系统 远程控制 开源硬件
分类号: TP872
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


市场上直接出售的多功能遥控车往往都基于各自独立的软硬件环境，只能实现厂商预设的功能，同时也只能通过规定的遥控方式去操控。所以这类的多功能遥控车并不能完成用户个性化的需求。基于iOS系统的开源智能小车平台希望实现一个各模块相对独立，方便进行新功能模块添加和可编程进行二次开发的开源智能小车平台。使得不同层次的用户都能简单的根据需要，定制符合自己期望的遥控车产品。基于iOS系统的开源智能小车平台具有开放性的接口，平台本身只要求一个能完成前进后退、转向控制的一个可移动结构，这个移动平台可以是一部履带控制的小车，也可以是一部自带转向轮的小车，更可以是一个双足的直立机器人平台。同时，由于使用了开放和标准的通讯协议，使得可以使用其他的设备来替代本方案中使用的iOS设备来作为控制端。本文围绕着最近几年流行的iPhone移动软件开发、Arduino开源硬件设计、基于触摸屏和重力感应的体感控制方法、以及创建一个拟物化的用户交互界面等多个学科领域，从一个基于智能手机平台开发的小车玩具入手，首先介绍和智能小车平台相关的背景知识，然后介绍并详细描述了基于iOS系统的开源智能小车平台的详细设计和进行这些设计的理由，包括了智能小车平台总体设计；小车硬件部分的设计，比如单片机、驱动电路、机械结构等；软件部分设计，比如Arduino程序的实现、iOS平台的开发技术和基于iPhone的周边设备的开发要点等；以及智能小车平台的可开放接口准备。同时为了阐述了智能小车平台中会用到的一些关键性技术和选择这些技术的原因，本文还包含了对相关技术指标的比较和测试。最后会有多个测试环节来对基于iOS系统的开源智能小车平台进行一个详细的测试和分析。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-11
  1.1 背景与意义  8-9
  1.2 主要工作  9-10
  1.3 全文结构  10-11
2 相关技术介绍  11-26
  2.1 Arduino 开源平台  11-14
    2.1.1 Arduino 平台的优势  11-12
    2.1.2 Arduino 的硬件环境  12-13
    2.1.3 Arduino 的软件环境  13-14
  2.2 苹果 iOS 开发环境介绍  14-16
    2.2.1 软件准备  14-15
    2.2.2 注册成为苹果开发者并加入 iOS 开发者计划  15
    2.2.3 工具  15
    2.2.4 Objective-C 语言  15-16
    2.2.5 框架  16
  2.3 Objective-C 语言介绍  16-21
    2.3.1 类的声明和实现  16-18
    2.3.2 实例化对象  18-19
    2.3.3 消息传递模型  19
    2.3.4 协议  19-20
    2.3.5 动态类型  20
    2.3.6 其他特性  20-21
  2.4 Bonjour 网络介绍  21-24
    2.4.1 Bonjour 网络介绍  21-22
    2.4.2 Bonjour 网络模型  22-24
  2.5 苹果 MFi 开发计划  24
  2.6 本章小结  24-26
3 智能小车平台的设计与实现  26-58
  3.1 系统架构设计  26-34
    3.1.1 智能小车平台  26
    3.1.2 作为上位机的 iPhone  26
    3.1.3 作为遥控器的 iPad  26-27
    3.1.4 iOS 设备和 Arduino 单片机之间连接方式的选择  27-30
    3.1.5 车载上位机和遥控器之间网络连接方式的选择  30-34
  3.2 硬件设计与实现  34-38
  3.3 软件设计与实现  38-57
    3.3.1 通讯协议的设计  39-42
    3.3.2 Arduino 程序设计  42-44
    3.3.3 iPhone 车载上位机程序设计  44-51
    3.3.4 iPad 遥控程序设计  51-55
    3.3.5 拖拽式操控控件的实现  55-56
    3.3.6 平台接口标准设计  56-57
  3.4 本章小结  57-58
4 测试与验证  58-66
  4.1 测试项目 1：通讯连接测试  58-60
  4.2 测试项目 2：行动能力测试  60-62
  4.3 测试项目 3：其他硬件模块功能测试  62-63
  4.4 测试项目 4：遥控软件功能测试  63
  4.5 测试项目 5：集成测试  63-65
    4.5.1 视频拍摄任务  63-64
    4.5.2 多种场地、环境下运行测试  64
    4.5.3 根据开放平台接口制作的其他样品的测试  64-65
  4.6 本章小结  65-66
5 总结与展望  66-67
  5.1 总结  66
  5.2 展望  66-67
参考文献  67-69
致谢  69-70
攻读学位期间发表的学术论文目录  70-73
附件  73

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 远动技术 > 远动化系统 > 远距离控制和信号、远距离控制和信号系统
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