Điều khiển robot từ xa bằng mạng LAN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN MINH SƠN
Qua những ngày tháng nỗ lực phấn đấu, qua những đêm không ngủ
cuối cùng với sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô và bạn bè chúng em đã hoàn
tất đề tài này đúng thời hạn. Một đề tài tuy không mới nhưng đây cũng là một
trong những hướng nghiên cứu khá hấp dẫn. Lời đâu tiên, chúng em xin bày
tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Tiến sĩ: Nguyễn Minh Sơn người đã tận tình truyền
đạt những kiến thức trong quá trình học tập và trực tiếp hướng dẫn đề tài này,
chỉ bảo những kinh nghiệm quý báu để chúng em hoàn thành tốt đề tài.
Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn trân trọng nhất tới các thầy cô trong
khoa Kỹ thuật Máy tính và tất cả các thầy cô trường Đại học CNTT đã nhiệt
tình truyền đạt cho chúng em những kiến thức trong những năm học vừa qua.
Chân thành cảm ơn các bạn sinh viên K2C2 và lớp KTMT02 đã giúp đỡ trong
những năm học vừa qua, là những người luôn bên cạnh chia sẻ và giúp đỡ
những kiến thức trong quá trình học tập cũng như những khó khăn trong cuộc
sống.
Em xin gửi lời chúc sức khỏe đến tất cả các thầy cô để mãi là những
người thầy, người cô hướng dẫn, giúp đỡ, nuôi ước mơ cho biết bao thế hệ
sinh viên ngày một trưởng thành hơn, vững vàng hơn trong quá trình học tập
và rèn luyện trong trường cũng như trong cuộc sống sau này.
Sinh viên thực hiện
Phạm Hoài Phước
Võ Đình Chinh

WIFI-ROBOT BOARD TINY6410
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN MINH SƠN
MỤC LỤC
WIFI-ROBOT BOARD TINY6410
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN MINH SƠN
Chương I
GIỚI THIỆU TỔNG
QUAN VỀ ĐỀ TÀI

3
WIFI-ROBOT BOARD TINY6410
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN MINH SƠN
1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI:
Công nghệ mỗi ngày một biến đổi không ngừng, tốc độ phát triển phải gọi là
đến mức không thể theo kịp nếu chúng ta không ngừng học hỏi và trau dồi những
kiến thức cần thiết. Nếu như trước đây máy tính PC hầu như là không có đối thủ thì
hiện nay thị trường này dần đang bị lấn sân bởi máy tính bảng, smart phone. Vậy
tương lai sẽ đi về đâu cho những thiết bì cồng kềnh này, hay chỉ có những Developer
IT mới dùng máy PC còn lại đa số người dùng cá nhân với mục đích giải trí, học tập
sẽ quên lãng PC cồng kềnh này.
Hãng nghiên cứu thị trường Nielsen đã thực hiện một nghiên cứu về việc sử
dụng máy tính bảng tại Mỹ. Kết quả thu được là khá thú vị. Hơn một phần ba (35%)
số người được hỏi cho biết họ không hoặc rất ít sử dụng PC hoặc laptop từ khi có máy
tính bảng, trong khi 30% nói rằng họ ít sử dụng laptop hơn. Báo cáo của Nielsen còn
chỉ ra rằng 77% người dừng sử dụng máy tính bảng của họ cho các công việc mà
trước đây họ phải nhờ đến PC hoặc laptop. Lý do phổ biến nhất được đưa ra cho việc
máy tính bảng được ưa chuộng lại khá đơn giản và gây ngạc nhiên - chúng dễ dàng
mang theo. 31% người dùng máy tính bảng cho biết tính cơ động là lý do chính họ sử
dụng máy tính bảng thay vì PC hay laptop. Giao diện dễ sử dụng và khả năng khởi
động nhanh cũng là những lý do phổ biến mà người dùng đưa ra.
Một phát hiện thú vị khác là rất ít người được hỏi thích chia sẻ chiếc máy tính
bảng của họ với các thành viên khác trong cùng một gia đình. 43% số người tham gia
khảo sát nói rằng họ rất ít hoặc không chia sẻ chiếc máy tính bảng của họ với thành
viên khác trong gia đình. Với các thiết bị khác, 27% người được hỏi cho biết họ
không còn trung thành với thiết bị đọc sách điện tử E-reader của mình nữa, trong khi
25% người dùng ít sử dụng game console. Thay vào đó, họ chơi game trên máy tính
bảng. Chỉ có TV kết nối Internet và điện thoại thông minh là những thiết bị có vẻ như
không bị tác động bởi máy tính bảng.
Cùng với sự lấn sân của thị trường máy tính bảng thì sự ra đời của HTML5 mở

ra một hướng đi mới trong lĩnh vực thiết kế và sử dụng website trên nền tảng các
smart phone, máy tính bảng với tốc độ được cải thiện hơn rất nhiều. Với HTML5 các
website thiết kế có thể chạy trên mọi trình duyệt và mọi thiết bị từ PC tới các loại điện
thoại di động khác nhau. HTML5 hứa hẹn sẽ là ngôn ngữ để định dạng mọi website
trong tương lai. Khi xem một đoạn video trên web được thiết kế với HTML5 người
dùng có thể xem một cách “rất tự nhiên” như họ đang đọc một cuốn sách, họ có thể
tương tác trực tiếp với các video đó, họ không cần thiết phải cài đặt thêm bất kỳ tính
năng hỗ trợ nào ( flash chẳng hạn).
Vậy đâu là chìa khóa cho những ứng dụng đó trong đề tài này?
Từ những sự thay đổi trên chúng ta thấy rằng với 1 smart phone, máy tính bảng
cộng với công nghệ 3G hiện nay sẽ được giới thiệu ở phần sau chúng ta có thể truy
cập Web mọi lúc mọi nơi mà không bị giới hạn về không gian và thời gian. Chúng ta
có thể tải những đoạn Video với chất lượng khá tốt mà không còn lo lắng nữa. Tất cả
sẽ nằm trong tầm tay với những “touch screen”. Trong đề tài này với sự ra đời của
những công nghệ trên chúng em đã đã nghĩ đến ý tưởng là điều khiển những thiết bị
4
WIFI-ROBOT BOARD TINY6410
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN MINH SƠN
từ xa qua Internet với các thiết bị như smart phone, máy tính bảng dựa trên các ứng
dụng trên trình duyệt Web với Internet 3G không giới hạn về không gian và thời gian.
Với những thiết bị trên chúng ta có thể điều khiển các thiết bị gia đình, văn phòng
một cách dễ dàng không sợ bất kỳ một ngăn cách nào bởi vì hiện nay mạng 3G đã
phủ sóng gần như hầu hết mọi nơi. Các ứng dụng CameraIP quan sát từ xa, các thiết
bị an ninh, giám sát sẽ dựa trên nền tảng này mà không bị hạn chế về hệ điều hành vì
trình duyệt Web có thể chạy trên mọi nền tảng.
Trong giới hạn của đề tài này, em đã xây dựng một Web Server để điều khiển
một Robot từ xa thông qua mạng lan với bộ thu và phát Wifi. Theo nguyên tắc thiết
lập Home Server ta vẫn có thể cài đặt trên Internet để truy cập với một ánh xạ về DNS
Server IP tĩnh hay một Domain đã được đăng ký trước đó. Hơn thế nữa, với ý tưởng
xây dựng một Robot có thế điều khiển thông qua mạng Internet 3G là một ý tưởng

hoàn toàn mới mẻ và quá táo bạo. Bởi thực sự hiện nay, tốc độ đường truyền của
mạng này vẫn chưa thực sự tương xứng với những gì mà nhiều người mong đợi.
Hơn thế nữa, trong đề tài này em còn có một hướng đi khác là dùng Robot vào
những mục đích thám hiểm, thăm dò những vùng mà con người có thể bị nguy hiểm
khi đặt chân đến như những khu vực chứa nhiều thuốc nổ, bom…Trong hướng đi này
chúng ta sẽ dùng một bộ Router Wifi có công suất phát khá lớn khoảng 500m-1000m
và dùng làm kết nối mạng Lan giữa hai thiết bị là Robot và PC hay bất kỳ một thiết bị
thông minh nào như đã đề cập ở trên. Quá trình còn lại chỉ là truyền và nhận dữ liệu
giữa chúng và đảm bảo các kết nối bền vững.
Mặc dù quá trình hiện thực đề tài còn nhiều hạn chế chỉ mang tính nghiên cứu
vì chưa đảm bảo được các thiết kế Robot theo yêu cầu về địa hình. Tuy nhiên, với mỗi
sinh viên ngành kỹ thuật như Điện tử, Kỹ thuật Máy tính thì thiết kế những Robot tuy
khá đơn giản là một trong những niềm đam mê lớn, là áp dụng tổng hợp những kiến
thức về cơ khí, điện tử, lập trình các giải thuật điều khiển tự động. Đề tài Wifi-Robot
là sự tổng hợp những kiến thức nền tảng về mạng máy tính, lập trình Web, lập trình
điều khiển các low level như GPIO, lập trình điều khiển Input/Output các boarb mạch
điều khiển động cơ, những điều không thể thiếu trong tổng quan lập trình một hệ
thống nhúng hoàn chỉnh. Với tất cả các ứng dụng khi đưa đến người dùng là ở những
mức dễ sử dụng nhất như trình duyệt Web nhưng các tầng bên dưới sẽ là nhửng nhiệm
vụ điều khiển khác nhau như các GPIO, PWM. Wifi-Robot sẽ trở thành Internet-
Robot hoặc có thể tiến xa hơn nữa là một trong những điều hoàn toàn có thể thực hiện
được.
2. MÔ HÌNH TỔNG QUAN HỆ THỐNG:
5
WIFI-ROBOT BOARD TINY6410
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN MINH SƠN
1. Phần cứng:
Hình 1.2.0: Mô hình phần cứng điều khiển Robot
• PC Laptop đóng vai trò phát Wifi cũng như là thiết bị truy cập và điều
khiển Robot. PC Laptop truy cập vào board thông qua trình duyệt,hoặc

telnet.
• Board Tiny6410 là board mạch trung tâm cho việc kết nối với máy tính qua
Wifi và gửi tín hiệu sang board ARV thông qua GPIO.
• Board AVR nhận tín hiệu Input từ board Tiny6410 và điều khiển chuyển
động của động cơ với phương pháp PWM thông qua mạch cầu H.
• Robot thiết kế và di chuyển theo sự điều khiển từ máy tính. Quá trình sẽ gửi
tín hiệu điều khiển từ PC Laptop đến board Tiny6410 rồi đến board AVR.
Board Tiny6410 sẽ gửi các tín hiệu hình ảnh, kết quả truy xuất GPIO về PC
Laptop dưới dạng html.
2. Mô hình tương tác:
6
WIFI-ROBOT BOARD TINY6410
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN MINH SƠN
Hình 1.2.1: Mô hình phần tương tác điều khiển Robot
• User sẽ truy cập vào trình duyệt Web và gửi tín hiệu về Board Server
thông qua việc nhấn một phím trên bàn phím giả sử như phím
“Q”Quit.
• Server nhận thông tin gửi từ Client mà sẽ gọi file command.cgi. File command.cgi
là một file binary được biên dịch từ một file source.c dùng đẽ tương tác giữa Web
Server và GPIO bên dưới hệ thống phần cứng
7
WIFI-ROBOT BOARD TINY6410
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN MINH SƠN
Hình 1.2.2: Tương tác giữa GPIO và commmand.html
• Board AVR sẽ nhận tín hiệu từ GPIO PORTE và sẽ xử lý theo yêu cầu. Thông qua
bất kỳ một thiết bị smart phone truy cập chung mạng Wifi ta có thể dễ dàng điều
khiển board và nhiều ứng khác nữa.
3. MÔ HÌNH THAM KHẢO CỦA MỘT SỐ ĐỀ TÀI
1. Iandrobot:
a. Mô hình:

Microprocessor nhận tín hiệu điều khiển từ Router Wifi qua cổng RS232 và
điều khiển sự di chuyển của Robot. Hình ảnh được truyền về qua một
8
WIFI-ROBOT BOARD TINY6410
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN MINH SƠN
CameraIP. Robot còn sử dụng cảm biến gia tốc điều khiển hướng di
chuyển, tọa độ vị trí. Phần cứng và phần mềm của Wifi-Robot này như sau:
b. Phần cứng:
• Robot trong đồ án này sử dụng RC car của New Bright.
Hình 1.3.0: Xe Jeep dùng đồ chơi Iandrobot
• Board điều khiển động cơ: Sử dụng 8 Transistors-2 mạch cầu H cho
việc điều khiển các chuyển động trái phải của Robot
Hình 1.3.1: Mạch cầu H điều khiền động cơ Iandrobot
• Router: Linksys WRT54G với Broadcom 125 MHz processor, 16
MB memory and 4 MB flash, được tích hợp shell Linux.
Hình 1.3.2: Router Linksys WRT54G Iandrobot
9
WIFI-ROBOT BOARD TINY6410
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN MINH SƠN
• Port nối tiếp: Linksys WRT54G router hỗ trợ truyền dữ qua port nối
tiếp với chuẩn RS232. Project sử dụng chip MAX232 convert RS-
232 to TTL logic.
Hình 1.3.3: Mạch testboard RS232 Iandrobot
• Board điều khiển trung tâm: Microcontroller: sử dụng ATmega328
processor, 14 digital I/O pins, a 16 MHz crystal oscillator dùng để
nhận tín hiệu logic từ RS232 và điều khiển động cơ thông qua mạch
cầu H.
Hình 1.3.4: Board mạch trung tâm Iandrobot
• Network Camera: sử dụng Panasonic BL-C1A network . Camera này
dùng để truyền nhận hình ảnh thông qua TCP/UDP và hiển thị trên

trình duyệt của Web Brower.
10
WIFI-ROBOT BOARD TINY6410
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN MINH SƠN
Hình 1.3.5: CameraIP Panasonic BL-C1A Iandrobot
c. Phần mềm:
• Sử dụng phần mềm DD-WRT được nhúng trên Router dùng làm
Web Server.
• Client sử dụng phần mềm XurajFi dùng cho ứng dụng Streamer và
Control các tín hiệu gửi về Server. Phần mềm này phát triển dựa trên
nền Visual Basic.NET dùng cho Socket Programming.
Hình 1.3.6: Phần mềm điều khiển truyền nhận dữ liệu Iandrobot
• Chương trình điều khiển động cơ viết trên AVR dùng phương pháp
PWM
d. Hình ảnh Wifi-Robot:
11
WIFI-ROBOT BOARD TINY6410
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN MINH SƠN
Hình 1.3.7: hoàn chỉnh kết cấu Iandrobot
2. WowWee Rovio:
a. Giới thiệu:
WowWee Rovio - robot thông minh với hai tính năng chính là vừa làm một
thiết bị bắt sóng Wifi vừa là một chiếc Webcam. Robot này có hình dáng
giống một chiếc xe trang bị ba bánh có thể di chuyển được. Ngoài một
ăngten có chức năng bắt sóng Wifi, nó còn được trang bị một camera màn
hình màu làm nhiệm vụ thu hình ảnh của bạn như một Webcam, có thể
nâng lên hoặc hạ xuống một cách dễ dàng. Wi-Fi cho phép webcam robot /
dẫn chiếu sáng / 1 x loa / 1 x xây dựng trong micro, Kiểm soát từ các thiết
bị truy cập Web Brower.
b. Đặc trưng:

WowWee Rovio - robot thông minh với hai tính năng chính là vừa làm một
thiết bị bắt sóng Wifi vừa là một chiếc Webcam.
Robot này có hình dáng giống một chiếc xe trang bị ba bánh có thể di
chuyển được. Ngoài một ăngten có chức năng bắt sóng Wifi, nó còn được
trang bị một camera màn hình màu làm nhiệm vụ thu hình ảnh của bạn như
một Webcam, có thể nâng lên hoặc hạ xuống một cách dễ dàng. Khi nó hết
Pin sẽ tự mình tìm đến nơi sạc để sạc điện
- Dễ dàng điều khiển từ xa Rovio 24 / 7 từ bất cứ nơi nào trên thế giới với
một kết nối internet. Sử dụng bất kỳ thiết bị web-enabled: PC hoặc Mac,
điện thoại di động, điện thoại thông minh, PDA hay thậm chí video game
console của bạn.
- Rovio phát hiện các thiết lập máy tính của bạn và hướng dẫn bạn qua tiến
trình thiết lập.
12
WIFI-ROBOT BOARD TINY6410
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN MINH SƠN
-Đầu của nó gắn trên máy ảnh di chuyển và phạm vi rộng tầm nhìn cho
phép bạn xem và nghe thấy chính xác những gì nhìn thấy và nghe Rovio,
trên màn hình của bạn.
- Đặt waypoints để Rovio có thể điều hướng tự xung quanh nhà, mà không
cần phải kiểm soát mỗi bước mình!
- Tại một nút bấm, gửi Rovio trở lại dock sạc bằng cách sử dụng khả năng
của mình tự docking - ngay cả khi bạn không ở nhà!
- Hướng dẫn Rovio qua địa điểm sáng lờ mờ với sự hỗ trợ của nó, tích hợp
đèn pha LED.
- Pin sạc NiMH bao gồm pin
- 1 x sạc dock với built-in TrueTrack Beacon
- 3 x Omni-directional bánh xe
- 1 x đầu gắn trên máy ảnh VGA
- LED chiếu sáng

- 1 x 1 x loa và micro cho âm thanh 2 chiều
- Kết nối USB
- Kết nối Wi-Fi (802.11b và 802.11g)
c. Hình ảnh:
Hình 1.3.8: WowWee Rovio
3. BProjects.net Robot:
a. Mô hình:
Robot cũng với mô hình tương như iandrobot sử dụng Laptop ở khoảng
cách gần 500m điều khiển các di chuyển.
13
WIFI-ROBOT BOARD TINY6410
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN MINH SƠN
b. Phần cứng:
Về phần cứng cũng tương tự như iandrobot chỉ khác là dùng PIC để làm
làm bộ xử lý cho việc điều khiển động cơ.
• Router: WRT54GL
• CameraIP: Panasonic BL-C1A
Hình 1.3.9:Mạch giao tiếp RS232 JBProjects.net Robot
c. Phần mềm:
Tương tự như iandrobot sử dụng kỹ thuật lập trình socket để truyền nhận
dữ liệu.
d. Hình ảnh:
Hình 1.3.10:Kết cấu hoàn chỉnh JBProjects.net Robot
4. CÁC CÔNG CỤ HỖ TRỢ CHO VIỆC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
1. Phần cứng:
a. Board Tiny6410:
14
WIFI-ROBOT BOARD TINY6410
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN MINH SƠN
Đây là kit phát triển bởi FriendlyARM sử dụng chip Samsung hỗ trợ hệ

điều hành nhúng Linux Kernel 2.38 và các Driver IO ngoại vi. Chi tiết hơn
về Kit sẽ trình bày ở phần sau.
b. Robot:
Thiết kế Robot cho việc Demo đề tài này dựa trên một số thiết kế, cách gia
công khung nhôm, mạch điện tử, giải thuật lập trình của các Robot tham gia
các cuộc thi Robocon ở Việt Nam. Các linh kiện hầu hết được chọn lựa ở
mức trung bình và chỉ đáp ứng yêu cầu demo đơn giản. Chi tiết hơn về thiết
kế sẽ trình bày ở phần sau.
c. PC:
Sử dụng Laptop Dell Vostro1014 với USB Wifi Tenda làm Router Wifi. PC
dùng để test kết nối Server-Client cũng như việc biên dịch và mô phỏng
source code. PC cài đặt 3 hệ điều hành WinXP, Fedora, Win7, và các hệ
điều hành khác trên máy ảo Vmware.
d. USB Wifi:
Sử dụng USB Wifi TendaW311U hỗ trợ chuẩn N cho việc thu phát sóng với
băng thông 150Mb, khoảng cách hơn 100m theo đường thẳng. USB này
khá rẻ tiền (dưới 200K) nhưng nhược điểm là công suất thu phát không lớn
và chỉ dừng lại ở mức test chương trình. Nếu muốn chương trình chạy ổn
định hơn có thể dùng các Router công suất thu phát lớn hơn với những
khoảng cách xa hơn như 500m-1Km.
2. Phần mềm:
a. Proteus - mô phỏng mạch điện tử:
Proteus VSM (Virtual Simulation Microprocessor) là chương trình tạo và
chạy các mạch điện ,các mạch có vi xử lý và mô phỏng quá trình làm việc
của mạch nguyên lý, giúp cho chúng ta hình dung trực quan hơn vào thực tế
của các linh kiện điện tử. Phiên bản mới nhất là Proteus Design Suite 7.1
với nhiều tính năng vượt trội.
Một số điểm đặc trưng của Proteus như sau:
• Dễ dàng tạo ra một sơ đồ nguyên lý đơn giản từ các mạch điện đơn
giản, đến các mạch có bộ lập trình vi xử lý .

• Dễ dàng chỉnh sửa các đặc tính của linh kiện trên sơ đồ nguyên lý:
chỉnh sửa số bước của động cơ bước, chỉnh sửa nguồn nuôi cho
mạch ,thay đổi tần số hoạt động cơ bản của vi xử lý…
• Chạy mô phỏng và phân tích các tính chất của mạch điện cơ bản.
Công cụ hỗ trợ cho việc chạy và mô phỏng rất mạnh và chính xác.
• Các công cụ và đồ thị hỗ trợ mạnh cho việc phân tích tần số , sóng ,
âm thanh không những thế phần mềm còn có thêm các máy phân
15
WIFI-ROBOT BOARD TINY6410
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN MINH SƠN
tích từ đơn giản như : đồng hồ đo Vôn, Ampe, đến các máy đo dao
động ,máy tạo sóng dao động …
• Ngoài ra Proteus còn cung cấp cho người sử dụng các công cụ mạnh
mà các phần mềm khác hầu như không có. Chẳng hạn thư viện LED
với các loại màu sắc khácnhau kể cả led 7 đoạn. Nhưng phần hiển
thị mạnh nhất mà Proteus cung cấp là LCD, nó có thể mô phỏng cho
rất nhiều LCD từ đơn giản đến phức tạp.
• Một điểm mạnh khác của Proteus là cung cấp cho người sử dụng
công cụ biên dịch cho các họ vi xử lý như MSC51, AVR ,HC11 …
Qua đó tạo ra các tập tin HEX dùng để nạp cho vi xử lý và tập tin
DSI dùng để xem và chạy kiểm tra từng bước trong chương trình mô
phỏng .
 Trong đề tài này em dùng Proteus để mô phỏng Input/Output của mạch
điều khiển động cơ AVR, sơ đồ như sau:
Hình 1.4.0: Mạch mô phỏng Robot bằng Proteus
b. AVR Studio - lập trình AVR:
AvrStudio: là trình biên dịch ASM chính thức cung cấp bởi Atmel, đây là
trình biên dịch hoàn toàn miễn phí và tất nhiên là tốt nhất cho lập trình AVR
bằng ASM. Về bản chất AVRStudio không hỗ trợ lập trình ngôn ngữ C vì
không có trình dịch C. Tuy nhiên nó cho phép tích hợp trình dịch C của bộ

16
WIFI-ROBOT BOARD TINY6410
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN MINH SƠN
công cụ WinAVR. Vì thế, nếu muốn sử dụng AVRStudio để lập trình C cho
AVR bạn phải cài đặt trình dịch và thư viện avr-gcc từ GNU hoặc đơn giản
là cài đặt WinAVR cùng AVRStudio. Khi cài AVR Studio phải cài WinAVR
trước.
Phiên bản mới nhất là AVR Studio 5 với hỗ trợ giao diện lập trình như
Visual Studio, hỗ trợ bộ Visual Assistant giúp cho việc lập trình linh hoạt
hơn với các tracking. Atmel® AVR Studio® 5 là công cụ tích hợp dành cho
phát triển (IDE) các ứng dụng nhúng trên chip Atmel AVR®. AVR Studio
5 IDE hỗ trợ giao diện khá thân thiện, hỗ trợ biên dịch, debug C/C++
assembler code.
Hình 1.4.1: Giao diện AVR Studio 5
Download 2 gói này trên trang chủ:
/> />Một số nét đặc trưng của hai gói phần mềm này:
 Hỗ trợ môi trường lập trình cho chip 8– và 32–bit. AVR Studio 5 hỗ trợ
cho tất cả các dòng AVR.
17
WIFI-ROBOT BOARD TINY6410
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN MINH SƠN
Hình 1.4.2: Chip AVR được hỗ trợ trong AVR Studio 5
 Tích hợp C Compiler không cần cài WinAVR làm toolchain biên dịch
source code.
Hình 1.4.3: C Compiler được hỗ trợ trong AVR Studio 5
 Dễ dàng quản lý source code với Visual Assistant, đây là cải tiến rất mới
hỗ trợ cho người lập trình.
Hình 1.4.4: Visual assistant hỗ trợ trong AVR Studio 5
 Hỗ trợ Build, Debug, các chuẩn giao tiếp như JTAGICE3, RS232.
 Dễ dàng nâng cấp và quản lý project với Solution Explorer.

Hình 1.4.5: Solution trong AVR Studio 5
c. C# Web - thiết kế giao diện Web Server:
Đây là phiên bản mới nhất của Microsoft hỗ trợ lập trình C# ứng dụng, Web
Design. Trong đề tài này em sử dụng bộ Visual Web để thiết kế giao diện
cho Web Server. Việc thiết kế chủ yếu là các thẻ html, javascript file, cách
sử dụng ajax control.
18
WIFI-ROBOT BOARD TINY6410
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN MINH SƠN
Với C# Web ta có thể dễ dàng thiết kế Web Form, các thẻ một cách gần như
tự động với các hỗ trợ từ Toolbox, các script có thể viết trực tiếp trong file
html, htm. Các file dạng này có thể chạy trên mọi trình duyệt và các OS
khác nhau mà không phụ thuộc vào Server. Để xem kết quả trên trình duyệt
ta có thể View ngay trên các trình duyệt như IE, Firefox, Chrome…
Hình 1.4.6: Giao diện Visual Studio 2010
d. Arm-linux-gcc – biên dịch source code:
Arm-linux-gcc là một Toolchain dùng để biên dịch Source Code trên máy
tính thành file binary và có thể thực thi dưới board. Cách biên dịch source
code bằng tool này cũng như biên dịch các source code trên nền Linux bằng
các toolchain như Gcc, G++…
Arm-linux-gcc có thể chạy trên bất kỳ một hệ điều hành Linux nào như
Fedora, Ubuntu…Tool này không chỉ dùng để biên dịch những file source
code đơn giản mà còn hỗ trợ trong việc biên dịch Makefile với hàng loạt
file trong project như quá trình biên dịch Kenel, các file Config…
Makefile là giúp cho việc biên dịch hàng loạt file một cách nhanh và tiện
lợi
19
WIFI-ROBOT BOARD TINY6410
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN MINH SƠN
Hình 1.4.7: Kiểm tra arm-linux-gcc

e. Thiết kế board mạch với ExpressPCB:
ExpressPCB là một công cụ hoàn toàn miễn phí giúp cho việc thiết kế các
mạch in một cách khá nhanh với những mạch đơn giản. Không phức tạp
như Orcard hay Proteus, ExpressPCB có thể mất vài phút để thiết kế xong
một board mạch như mạch nguồn, mạch MCU. Tuy không có phần mô
phỏng nhưng thiết kế bằng ExpressPCB rất dễ chỉnh sửa. Trong đề tài này
em dùng ExpressPCB để thiết kế toàn bộ mạch điều khiển Robot với AVR.
20
WIFI-ROBOT BOARD TINY6410
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN MINH SƠN
Hình 1.4.8: Giao diện PCB Express
Với chủ yếu trong thiết kế là các via Pad và các Trace, Wire nên ExpressPCB rất
tiện lợi chỉ với việc nhấp chuột và thay đổi kích thước.
5. GIỚI THIỆU CÁC CHUẨN WIFI-3G VÀ KỸ THUẬT AJAX
1. Giới thiệu một số chuẩn Wifi:
21
WIFI-ROBOT BOARD TINY6410
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN MINH SƠN
a. 802.11
Năm 1997, Viện kỹ sư điện và điện tử (IEEE- Institute of Electrical and
Electronics Engineers) đưa ra chuẩn mạng nội bộ không dây (WLAN) đầu
tiên – được gọi là 802.11 theo tên của nhóm giám sát sự phát triển của
chuẩn này. Lúc này, 802.11 sử dụng tần số 2,4GHz và dùng kỹ thuật trải
phổ trực tiếp (Direct-Sequence Spread Spectrum-DSSS) nhưng chỉ hỗ trợ
băng thông tối đa là 2Mbps – tốc độ khá chậm cho hầu hết các ứng dụng.
Vì lý do đó, các sản phẩm chuẩn không dây này không còn được sản xuất
nữa.
b. 802.11b
Từ tháng 6 năm 1999, IEEE bắt đầu mở rộng chuẩn 802.11 ban đầu và tạo
ra các đặc tả kỹ thuật cho 802.11b. Chuẩn 802.11b hỗ trợ tốc độ lên đến

11Mbps, ngang với tốc độ Ethernet thời bấy giờ. Đây là chuẩn WLAN đầu
tiên được chấp nhận trên thị trường, sử dụng tần số 2,4 GHz. Chuẩn
802.11b sử dụng kỹ thuật điều chế khóa mã bù (Complementary Code
Keying - CCK) và dùng kỹ thuật trải phổ trực tiếp giống như chuẩn 802.11
nguyên bản. Với lợi thế về tần số (băng tần nghiệp dư ISM 2,4GHz), các
hãng sản xuất sử dụng tần số này để giảm chi phí sản xuất.
Nhưng khi đấy, tình trạng "lộn xộn" lại xảy ra, 802.11b có thể bị nhiễu do
lò vi sóng, điện thoại “mẹ bồng con” và các dụng cụ khác cùng sử dụng tần
số 2,4GHz. Tuy nhiên, bằng cách lắp đặt 802.11b ở khoảng cách hợp lý sẽ
dễ dàng tránh được nhiễu. Ưu điểm của 802.11b là giá thấp, tầm phủ sóng
tốt và không dễ bị che khuất. Nhược điểm của 802.11b là tốc độ thấp; có
thể bị nhiễu bởi các thiết bị gia dụng.
c. 802.11a
Song hành với 802.11b, IEEE tiếp tục đưa ra chuẩn mở rộng thứ hai cũng
dựa vào 802.11 đầu tiên - 802.11a. Chuẩn 802.11a sử dụng tần số 5GHz,
tốc độ 54Mbps tránh được can nhiễu từ các thiết bị dân dụng. Đồng thời,
chuẩn 802.11a cũng sử dụng kỹ thuật trải phổ khác với chuẩn 802.11b - kỹ
thuật trải phổ theo phương pháp đa phân chia tần số trực giao (Orthogonal
Frequency Division Multiplexing-OFDM). Đây được coi là kỹ thuật trội
hơn so với trải phổ trực tiếp (DSSS). Do chi phí cao hơn, 802.11a thường
chỉ được sử dụng trong các mạng doanh nghiệp, ngược lại, 802.11b thích
hợp hơn cho nhu cầu gia đình. Tuy nhiên, do tần số cao hơn tần số của
chuẩn 802.11b nên tín hiện của 802.11a gặp nhiều khó khăn hơn khi xuyên
tường và các vật cản khác.
Do 802.11a và 802.11b sử dụng tần số khác nhau, hai công nghệ này không
tương thích với nhau. Một vài hãng sản xuất bắt đầu cho ra đời sản phẩm
22
WIFI-ROBOT BOARD TINY6410
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN MINH SƠN
"lai" 802.11a/b, nhưng các sản phẩm này chỉ đơn thuần là cung cấp 2 chuẩn

sóng Wi-Fi cùng lúc (máy trạm dùng chuẩn nào thì kết nối theo chuẩn đó).
Ưu điểm của 802.11a là tốc độ nhanh; tránh xuyên nhiễu bởi các thiết bị
khác. Nhược điểm của 802.11a là giá thành cao; tầm phủ sóng ngắn hơn và
dễ bị che khuất.
d. 802.11g
Năm 2002 và 2003, các sản phẩm WLAN hỗ trợ chuẩn mới hơn được gọi là
802.11g nổi lên trên thị trường; chuẩn này cố gắng kết hợp tốt nhất 802.11a
và 802.11b. 802.11g hỗ trợ băng thông 54Mbps và sử dụng tần số 2,4GHz
cho phạm vi phủ sóng lớn hơn. 802.11g tương thích ngược với 802.11b,
nghĩa là các điểm truy cập (access point –AP) 802.11g sẽ làm việc với card
mạng Wi-Fi chuẩn 802.11b
Tháng 7/2003, IEEE phê chuẩn 802.11g. Chuẩn này cũng sử dụng phương
thức điều chế OFDM tương tự 802.11a nhưng lại dùng tần số 2,4GHz giống
với chuẩn 802.11b. Điều thú vị là chuẩn này vẫn đạt tốc độ 54Mbps và có
khả năng tương thích ngược với chuẩn 802.11b đang phổ biến.
Ưu điểm của 802.11g là tốc độ nhanh, tầm phủ sóng tốt và không dễ bị che
khuất. Nhược điểm của 802.11g là giá cao hơn 802.11b; có thể bị nhiễu bởi
các thiết bị gia dụng.
e. 802.11n
Chuẩn Wi-Fi mới nhất trong danh mục Wi-Fi là 802.11n. 802.11n được
thiết kế để cải thiện tính năng của 802.11g về tổng băng thông được hỗ trợ
bằng cách tận dụng nhiều tín hiệu không dây và anten (gọi là công nghệ
MIMO-multiple-input and multiple-output). Khi chuẩn này hoàn thành,
802.11n sẽ hỗ trợ tốc độ lên đến 100Mbps. 802.11n cũng cho tầm phủ sóng
tốt hơn các chuẩn Wi-Fi trước đó nhờ tăng cường độ tín hiệu. Các thiết bị
802.11n sẽ tương thích ngược với 802.11g.
Ưu điểm của 802.11n là tốc độ nhanh nhất, vùng phủ sóng tốt nhất; trở
kháng lớn hơn để chống nhiễu từ các tác động của môi trường. Nhược điểm
của 802.11n là chưa được phê chuẩn cuối cùng; giá cao hơn 802.11g; sử
dụng nhiều luồng tín hiệu có thể gây nhiễu với các thiết bị 802.11b/g kế

cận.
2. Công nghệ 3G:
3G là thuật ngữ dùng để chỉ các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (Third
Generation). Đã có rất nhiều người nhầm lẫn một cách vô ý hoăc hữu ý giữa hai
khái niệm 3G và UMTS (Universal Mobile Telecommunications Systems).
Để hiểu thế nào là công nghệ 3G, chúng ta hãy xét qua đôi nét về lịch sử phát
triển của các hệ thống điện thoại di động. Mặc dù các hệ thống thông tin di động
23
WIFI-ROBOT BOARD TINY6410
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN MINH SƠN
thử nghiệm đầu tiên đựơc sử dụng vào những năm 1930-1940 trong các sở cảnh
sát Hoa Kỳ nhưng các hệ thống điện thoại di động thương mại thực sự chỉ ra đời
vào khoảng cuối những năm 1970 đầu những năm 1980. Các hệ thống điện thoại
thế hệ đầu sử dụng công nghệ tương tự và người ta gọi các hệ thống điện thoại kể
trên là các hệ thống 1G.
Khi số lượng các thuê bao trong mạng tăng lên, người ta thấy cần phải có biện
pháp nâng cao dung lượng của mạng, chất lượng các cuộc đàm thoại cũng như
cung cấp thêm một số dịch vụ bổ sung cho mạng. Để giải quyết vấn đề này người
ta đã nghĩ đến việc số hoá các hệ thống điện thoại di động, và điều này dẫn tới sự
ra đời của các hệ thống điện thoại di động thế hệ 2.
Ở châu Âu, vào năm 1982 tổ chức các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông châu Âu
(CEPT – Conférence Européene de Postes et Telécommunications) đã thống nhất
thành lập một nhóm nghiên cứu đặc biệt gọi là Groupe Spéciale Mobile (GSM) có
nhiệm vụ xây dựng bộ các chỉ tiêu kỹ thuật cho mạng điện thoại di động toàn
châu Âu hoạt động ở dải tần 900 MHz. Nhóm nghiên cứu đã xem xét nhiều giải
pháp khác nhau và cuối cùng đi đến thống nhất sử dụng kỹ thuật đa truy nhập
phân chia theo mã băng hẹp (Narrow Band TDMA). Năm 1988 phiên bản dự thảo
đầu tiên của GSM đã được hoàn thành và hệ thống GSM đầu tiên được triển khai
vào khoảng năm 1991. Kể từ khi ra đời, các hệ thống thông tin di động GSM đã
phát triển với một tốc độ hết sức nhanh chóng, có mặt ở 140 quốc gia và có số

thuê bao lên tới gần 1 tỷ. Lúc này thuật ngữ GSM có một ý nghĩa mới đó là hệ
thống thông tin di động toàn cầu (Global System Mobile).
Cũng trong thời gian kể trên, ở Mỹ các hệ thống điện thoại tương tự thế hệ thứ
nhất AMPS được phát triển thành các hệ thống điện thoại di động số thế hệ 2 tuân
thủ tiêu chuẩn của hiệp hội viễn thông Mỹ IS-136. Khi công nghệ CDMA (Code
Division Multiple Access – IS-95) ra đời, các nhà cung cấp dịch vụ điện thoại di
động ở Mỹ cung cấp dịch vụ mode song song, cho phép thuê bao có thể truy cập
vào cả hai mạng IS-136 và IS-95.
Do có nhận thức rõ về tầm quan trọng của các hệ thống thông tin di động mà ở
châu Âu, ngay khi quá trình tiêu chuẩn hoá GSM chưa kết thúc người ta đã tiến
hành dự án nghiên cứu RACE 1043 với mục đích chính là xác định các dịch vụ và
công nghệ cho hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 cho năm 2000. Hệ thống
3G của châu Âu được gọi là UMTS. Những người thực hiện dự án mong muốn
rằng hệ thống UMTS trong tương lai sẽ được phát triển từ các hệ thống GSM hiện
tại. Ngoài ra người ta còn có một mong muốn rất lớn là hệ thống UMTS sẽ có khả
năng kết hợp nhiều mạng khác nhau như PMR, MSS, WLAN… thành một mạng
thống nhất có khả năng hỗ trợ các dịch vụ số liệu tốc độ cao và quan trọng hơn
đây sẽ là một mạng hướng dịch vụ.
24
WIFI-ROBOT BOARD TINY6410
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN MINH SƠN
Song song với châu Âu, Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU – International
Telecommunications Union) cũng đã thành lập một nhóm nghiên cứu để nghiên
cứu về các hệ thống thông tin di động thế hệ 3, nhóm nghiên cứu TG8/1. Nhóm
nghiên cứu đặt tên cho hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 của mình là Hệ
thống Thông tin Di động Mặt đất Tương lai (FPLMTS – Future Public Land
Mobile Telecommunications System). Sau này, nhóm nghiên cứu đổi tên hệ thống
thông tin di động của mình thành Hệ thống Thông tin Di động Toàn cầu cho năm
2000 (IMT-2000 – International Mobile Telecommunications for the year 2000).
Đương nhiên là các nhà phát triển UMTS (châu Âu) mong muốn ITU chấp nhận

hệ thống chấp nhận toàn bộ những đề xuất của mình và sử dụng hệ thống UMTS
làm cơ sở cho hệ thống IMT-2000. Tuy nhiên vấn đề không phải đơn giản như
vậy, đã có tới 16 đề xuất cho hệ thống thông tin di động IMT-2000 (bao gồm 10
đề xuất cho các hệ thống mặt đất và 6 đề xuất cho các hệ thống vệ tinh). Dựa trên
đặc điểm của các đề xuất, ITU đã phân các đề xuất thành 5 nhóm chính:
- IMT DS (trải phổ dãy trực tiếp). Người ta thường gọi các hệ thống này là UTRA
FDD và WCDMA. Trong đó UTRA là từ viết tắt của UMTS Terrestrial Radio
Access.
- IMT MC (nhiều sóng mang). Đây là phiên bản 3G của hệ thống IS-95 (hiện nay
gọi là cdmaOne)
- IMT TC (mã thời gian). Về thực chất đây là UTRA TDD, nghĩa là hệ thống
UTRA sử dụng phương pháp song công phân chia theo thời gian.
- IMT SC (một sóng mang). Các hệ thống thuộc nhóm này được phát triển từ các
hệ thống GSM hiện có lên GSM 2+ (được gọi là EDGE).
- IMT FT (thời gian tần số). Đây là hệ thống các thiết bị kéo dài thuê bao số ở
châu Âu.
3. Kỹ thuật AJAX:
a. Giới thiệu:
AJAX là thuật ngữ viết tắt của Asynchronous Javascript and XML (JS và XML
không đồng bộ). AJAX có thể đọc là "trao quyền cho javascript" và thông qua
js để cung cấp một công nghệ phía client-script để gọi ngầm một lệnh
background để phía server thực hiện và nhận thông tin trả về, update thông tin
của trang nhanh mà không cần phải load lại cả trang, rất mất thời gian load lại
những cái không cần update.
25
WIFI-ROBOT BOARD TINY6410