一款自己DIY的遠程智能監(jiān)控機器人

　　設計摘要：

　　本項目論述了基于網絡通信技術和FPGA實現家庭遠程控制的方案。用戶可以通過短信或Internet 網絡等方式，訪問家庭控制器，通過車載攝像頭監(jiān)控家庭,從而實現家庭防火防盜的目的。設想如果在辦公室想對家中的情況進行了解，而又束手無策時，本系統便很好的解決了這個問題，它可以通過PC機遠程操控家中的智能小車，把車載攝像頭采集的圖像數據通過以太網的方式傳送到PC端，而PC端又可以控制小車的移動以提取不同位置的信息，從而實現對家庭的遠程監(jiān)控。這實際是一項機器視覺的技術，在工業(yè)控制中有非常廣的應用前景。在對人體有傷害的環(huán)境或者人不能到達的環(huán)境中，就能體現出它的優(yōu)勢。如極具危險的現代戰(zhàn)爭方面此類技術便能在無人員傷亡的情況下完成惡劣環(huán)境的偵查任務，或是在醫(yī)療領域，監(jiān)護系統能對病人狀態(tài)做出反應并傳出數據，確保病人在危機關頭迅速得到救治。如此人便可以通過遠程智能監(jiān)控機器人對復雜的環(huán)境進行監(jiān)控。另外物聯網越來越走進人們的生活，基于物聯網技術的研究和應用會是未來的發(fā)展趨勢。

　　本系統具有以下功能：

　　1、通過攝像頭采集家庭圖像信息，經由FPGA主控板處理并實現網絡傳輸。

　　2、PC機可以根據實時圖像遠程操縱車載攝像頭，對家中不同位置進行監(jiān)控，杜絕監(jiān)控死角。

　　系統原理：

　　系統包含了攝像頭采集圖像數據、基于FPGA實現以太網的遠程傳輸和通信協議以及遠程操控等多項技術。將家庭信息與互聯網有機的結合起來，實現了遠程智能化控制。系統包括：1、軟核的構建。 2、USB攝像頭的驅動的移植和編寫。 3、LWIP的移植。 4、編寫PC端的軟件，實現PC與FPGA主控板的以太網的通訊。 5、實現從遠程發(fā)送控制指令。

　　在圖像采集方面有兩套方案：一是用普通的USB攝像頭，利用Xilinx Spartan®-6 FPGA上的USB口傳輸數據，此方案需要編寫USB攝像頭的驅動程序，并移植在開發(fā)板上。二是使用網絡攝像頭，通過路由器的級聯來傳輸數據,但要實現LWIP協議棧的移植。

　　技術特點：

　　在本設計中軟核的構建和LWIP協議棧的移植是技術難點。

　　軟核的構建：在本設計中，應用軟處理器IP核，在一片FPGA內就能實現整個系統的設計。這樣可以簡化系統的結構，提高系統的整體性能。同時用FPGA構建以太網外設，如網口，USB口等。XILINX Microblaze構建端口型外設實現對小車電機的控制。

　　LWIP協議棧的移植：LWIP可以移植到操作系統上，也可以在無操作系統的情況下獨立運行。LWIP實現的重點是在保持TCP/IP協議主要功能的基礎上減少對RAM的占用，這使得LWIP協議棧很適合在嵌入式系統中使用。為了實現嵌入式系統終端連入互聯網, 而有必要為其引入了網絡功能。μC/OS II 是一個源代碼開放的實時操作系統, 但是它只是一個實時的任務調度及通信內核, 并沒有集成TCP/IP通信協議, 為了實現網絡功能, 需要在μC/OS II 移植一個輕量級的TCP/IP 通信協議LwIP。

　　系統框圖：