Luận Văn Thiết kế xe điều khiển từ xa có Live stream Camera

Giao di n web server nhúng hình nh cameraầầầầầầầ.ầầầầầ..33 a.. Môi tr ng truy n lƠ không khí... Môi tr ng truy n lƠ không khí... VƠ quá trình nƠy tuơn th ch t ch v rƠng bu c theo th i g

KHOAă I N- I NăT

B ăMÔNă I NăT ăCÔNGăNGHI Păậ Y SINH CăL Pă- T ăDOă- H NHăPHÖC o0o

H tên sinh viên: Nguy n V n L p MSSV: 11141113

- Nguy n ình Phú, Giáo trình k thu t s , Tr ng H S Ph m K Thu t, 2014

- Nguy n Ng c Hùng, Nguy n Ngô Lơm, Nguy n V n Phúc, Giáo trình K thu t

- Vi t ch ng trình đi u khi n cho kit raspberry pi 3

- Thi t l p web server vƠ th c hi n truy n d li u

- Thi công mô hình xe robot

- S n ph m cu i cùng vƠ ch y th c t

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : 06/07/2018

V H VÀ TÊN CÁN B H NG D N: TS Nguy n Th L ng

TU Nă3 Tìm hi u các đ tƠi đƣ nghiên c u lien quan đ n đi u khi n t đ ng

TU Nă4 G p GVHD đ báo cáo v h ng th c hi n đ tƠi

TU Nă5 Tìm hi u v Rasberry, camera, đ ng c servo, module đi u khi n đ ng c

TU Nă6 L p trình giao ti p Rasberry v i camera vƠ đi u khi n đ ng c

TU Nă7 Tìm hi u v web server vƠ các giao th c truy n d li u

TU Nă8 Truy n hình nh tr c ti p t camera lên web server

TU Nă9 i u khi n xe ti n lùi trái ph i t web server

TU Nă10 HoƠn thƠnh mô hình, cơn ch nh h th ng

TU Nă11 Vi t báo cáo đ án

TU Nă12 Ch nh s a vƠ hoƠn thi n báo cáo

(Ký vƠ ghi rõ h vƠ tên)

L IăC Mă N

Sau khi hoƠn thƠnh lu n v n, nhóm em xin chơn thƠnh c m n đ n:

Cô Nguy nă Th ă L ng, ng i đƣ t n tình giúp đ và luôn quan tâm chúng em

trong su t quá trình th c hi n lu n v n Cô luôn t o m i đi u ki n vƠ th hi n s quan tơm đ n nhóm chúng em M t l n n a chúng em xin chơn thƠnh c m n cô

Chúng em xin chơn thƠnh g i l i c m n đ n t t c quý th y cô trong khoa i nă-

i năt , nh ng ng i đƣ truy n đ t cho chúng em nh ng ki n th c vô cùng quý báu lƠm

hƠnh trang v ng ch c cho chúng em b c vƠo đ i VƠ c ng c m n tr ng đƣ t o cho chúng em m t môi tr ng h c t p th t t t trong su t th i gian qua

Cu i cùng chúng em xin g i l i c m n đ n gia đình vƠ b n bè đƣ đ ng viên vƠ giúp đ chúng em trong th i gian th c hiên lu n v n nƠy

Do h n ch v th i gian vƠ kinh nghi m nên ch c ch n r ng lu n v n nƠy không tránh kh i nh ng sai sót nh t đ nh Em r t mong đ c s góp ý vƠ h ng d n thêm tt quý th y cô

M t l n n a chúng em xin chơn thƠnh c m n !

M C L C

Nhi m v đ ánầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầii

L ch trình ầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ iii Cam đoan ầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ iv

2.1 T NG QUAN V XE I U KHI N LIVE STREAM CAMERAầầầầầầ 4 2.1.1 Gi i thi u s l c v đi u khi n t xaầầầầầầ.ầầầầầầầầầ.4 2.1.2 Gi i thi u vƠ stream video lên trang webầầầầầầầầầầầầầầ.4 2.1.3 nh ngh aầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ.5 2.1.4 u đi m ầ.ầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ ầầầầ.5 2.2 GI I THI U PH N C NGầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ 6 2.2.1 Gi i thi u Raspberry Pi ầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ 6

4.1 GI I THI Uầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ 20 4.2 THI CỌNG H TH NGầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ 20

a Giao th c RTSPầầầầầầầầ ầầầầầầ.ầầầầầầầầ.ầ 22

b Giao th c RTPầầầầầầầầầầ ầầầầầ.ầầầầầ.ầầầ 25

c Giao th c RTMP - Real Time Messaging Protocolầầầ.ầầầầầ.ầ.ầầ27

d FFMPEG - Ph m m m x lý audio, video hi u qu ầầầ.ầầầầầầ ầ 29 4.2.3 Thi t l p web server vƠ th c hi n truy n d li uầầầầầầầầ.ầầầ.31 4.2.4 Thi công ph n c ng c a xe robotầầầầầầầầầầầầầ.ầầầầ32 4.2.5 Giao di n web server nhúng hình nh cameraầầầầầầầ.ầầầầầ 33

a K t n i v i Website trung gianầầầầầầầầầầầầầầầầầ ầ40

b.CƠi đ t ph n m m cho Raspberry Piầầầầầầầầầầầầ.ầầ ầầ41

c.Cách k t n i Raspberry v i remot3.itầầầầầầầầầầầầ.ầ ầ ầ42

CH NG 5 K T QU _NH N XÉT_ ÁNH GIÁầầầầầầầầầ.ầầầ 46 5.1 K T QU ầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ.ầ ầ46 5.2 NH N XÉT VÀ ÁNH GIÁầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ ầ46

LI TăKểăHỊNHăV

Hình Trang

Hình 2.1 Hình nh đi u khi n t xa xe robot live stream camera 5

Hình 2.2 Raspberry Pi Mode B 6

Hình 2.3 C u t o c a Raspberry Pi 8

Hình 2.4 Module Camera 10

Hình 2.5 Module m ch c u H L298 10

Hình 2.6 ng c SG90 11

Hình 2.7 Usb tp-link tl-wn725n 12

Hình 2.8 ng c gi m t c DC 13

Hình 3.1 S kh i c a h th ng 14

Hình 3.2 Camera k t n i Rasberry qua cáp ribbon 15

Hình 3.3 Kh i đi u khi n k t n i v i đ ng c 16

Hình 3.4 ng c servo SG90 16

Hình 3.5 ng c gi m t c DC 17

Hình 3.6 Kh i x lý trung tơm 17

Hình 3.7 Web server giao ti p v i kit qua Usb Wifi 18

Hình 3.8 S c d phòng c p ngu n cho kit raspberry pi 3 18

Hình 3.9 Ngu n c p cho kh i đi u khi n module L298N 19

Hình 3.10 S đ nguyên lý toƠn m ch 19

Hình 4.1 Streaming Video 21

Hình 4.2 OPTIONS Request 22

Hình 4.3 DESCRIBE Request 23

Hình 4.4 SETUP Request 24

Hình 4.5 PLAY Request 24

Hình 4.6 PAUSE Request 25

Hình 4.7 TEARDOWN Request 25

Hình 4.8 Header c a RTP Packet 26

Hình 4.9 Giao th c RTMP - Real Time Messaging Protocol 28

Hình 4.10 T ng h p các máy ch trên th gi i 31

Hình 4.11 Giao di n t o nút nh n đi u khi n 32

Hình 4.12 K t qu ph n c ng xe 32

Hình 4.13 K t qu streaming video vƠ đi u khi n qua Web 33

Hình 4.14 S đ gi i thu t đi u khi n servo 34

Hình 4.15 L u đ gi i thu t đi u khi n đ ng c DC 35

Hình 4.18 Giao di n Putty 42

Hình 4.19 a ch hostname vƠ port thông qua SSH 43

Hình 4.20 Hostname vƠ port khi k t n i VNC 43

Hình 4.21 Giao di n ph n m m TightVNC 44

Hình 4.22 Giao di n nh p m t kh u k t n i 44

Hình 4.23 Giao di n Raspberry sau khi đƣ k t n i 45

Hình 5.1 nh h ng kho ng cách đ n quá trình stream video 47

Hình 5.2 nh h ng t c đ m ng đ n quá trình stream video 50

Hình 5.3 nh h ng Frame per second đ n quá trình stream video 53

LI TăKểăB NG

B ngăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăă Trang

B ng 2.1: T ng quan v thông s c a Raspberry Pi 8

B ng 2.2: Tr ng thái c a Led khi kit ho t đ ng ầầầầầầầầầầầầầầầ .9

B ng 2.3: Thông s k thu t usb tp-link tl-725n ầầầầầầầầầầầầầầ 12

B ng 4.1: So sánh gi a hai giao th c HTTP v i RTMP ầầầầầầầầầầầ 29

B ng 5.1 nh h ng kho ng cách đ n quá trình stream video ầầầầầầầầầ 48

B ng 5.2 nh h ng kho ng cách đ n quá trình đi u khi n robot ầầầầầầầầ 48

B ng 5.3 nh h ng t c đ m ng đ n quá trình stream video ầầầ.ầầầầ ầ 51

B ng 5.4 nh h ng t c đ m ng đ n quá trình đi u khi n robot ầầầầầ ầầ 51

B ng 5.5 nh h ng fps đ n quá trình stream video ầầầầầầầầầ 54

B ng 5.6 nh h ng fps đ n quá trình đi u khi n robot ầầầầầầầầ 54

V i s cách m ng c a n n công nghi p 4.0, th gi i đƣ g n nh không còn kho ng cách Ch c n m t nút nh n, m i thi t b có th đ c

đi u khi n b t c đơu b t k p xu h ng đó, nhóm sinh viên quy t

đ nh th c hi n đ tƠi “ i u khi n xe t xa có live stream camera”

tƠi trình bày v lý thuy t c a Raspberry Pi vƠ m t ng d ng r t

ph bi n trong c ng đ ng t Raspberry Pi M t ng d ng có th thay th con ng i vƠo đ c nh ng n i nguy hi m đ n tính m ng

Nguyên lý ho t đ ng c th :

 Raspberry Pi s nh n l nh t ng i đi u khi n thông qua webserver đ th c hi n l nh r i truy n l nh đ đi u khi n đ ng c

 Camera s nh n l nh stream vƠ ph n h i l i Raspberry

Pi r i truy n lên webserver đ cho ng i đi u khi n bi t thông tin ho t đ ng

K t qu mong mu n c a nhóm sinh viên s thi t k đ c mô hình xe hoƠn ch nh, đi u khi n ti n, lùi, trái, ph i n đinh vƠ m t mƠ,

đ ng th i, ch t l ng hình nh truy n t xe lên trình duy t web rõ nét vƠ có

đ tr th p Qua đó, nhóm s phát tri n đ tƠi vƠ đ a s n ph m vƠo th c

ti n nh m ph c v đ i s ng nơng cao c a con ng i

Ch ngă1.ăT NGăQUAN

Th i gian qua chúng ta th ng hay nghe nh c đ n n n công nghi p 4.0 còn

g i lƠ công nghi p l n th t ó lƠ s ti n b công ngh t o ra s k t n i th gi i

th c, th gi i s vƠ th gi i sinh v t h u c t o ra nh ng công c s n xu t gi a th c

vƠ o Nh ng thƠnh ph n đi n hình c a n n công nghi p 4.0 bao g m s xu t hi n

c a Internet v n v t (IoT), thƠnh ph thông minh, trí tu nhơn t o, xe t lái, robot, máy in 3D, v t li u m i, công ngh nano cùng đ t phá v nh n th c trong quy trình sinh h c

Nói v IoT hay còn có tên đ y đ lƠ “Internet of Things” d ch nôm na lƠ “V n

v t k t n i Internet” Nó lƠ m t h th ng v i m i thi t b liên quan đ n nhau, m i

v t đ c k t n i v i nhau qua m t giao th c chung đó lƠ m ng truy n thông hay Internet Hi u m t cách đ n gi n, b n ch c n m t thi t b k t n i m ng lƠ có th

đi u khi n đ c nó mƠ b t c b n đang b t kì đơu i u khi n thi t b t xa v i IoT th t đ n gi n khi bơy gi b n ch c n k t n i internet cho thi t b mình c n đi u khi n ph i không nƠo?

D a vƠo các ng d ng th c ti n c a đi u khi n t xa ta có th chia lƠm 2 d ng:

i u khi n t xa vô tuy n vƠ đi u khi n t xa h u tuy n

 i u khi n t xa vô tuy n:

Có th đi u khi n t xa b ng tia sáng h ng ngo i hay sóng siêu âm Môi tr ng truy n lƠ không khí V i tia h ng ngo i ta ch có th đi u khi n các thi t b kho ng cách g n Vì v y nó đ c ng d ng nhi u cho các thi t b dơn d ng

quy mô toƠn th gi i thì gi i h n xa không ph thu c vƠo kho ng cách đƣ m ra

m t l i thoát m i trong l nh v c t đ ng đi u khi n

Hi n nay, do nhu c u trao đ i thông tin c a ng i dơn ngƠy cƠng t ng đ ng

th i vi c g n các thi t b internet ngƠy cƠng ph bi n r ng rƣi, do đó vi c s d ng

m ng internet đ truy n tín hi u đi u khi n lƠ ph ng th c thu n ti n nh t, ti t

ki m nhi u th i gian cho công vi c, v a đ m b o các tính n ng an toƠn cho các thi t b đi n gia d ng v a ti t ki m đ c chi phí s d ng vƠ đ m b o an toƠn cho tính m ng vƠ tƠi s n c a m i ng i dơn

 tƠi có nh ng m c tiêu chính nh sau :

- Thi t k s n ph m hoƠn ch nh g m xe đi u khi n t xa, g n camera live stream qua web server s d ng Raspberry Pi, dùng Wifi

- Vi t ch ng trình đi u khi n cho kit Raspberry Pi, thi t l p web server vƠ th c

 N I DUNG 4: Vi t ch ng trình vƠ thi t k h th ng đi u khi n

 N I DUNG 5: Thi t k mô hình

 Ch t l ng video live stream ch nhìn rõ trong môi tr ng ánh sáng đ y đ

 Tính b o m t ch a cao (Các thƠnh viên truy c p cùng m t m ng đ u đi u khi n

đ c khi bi t IP c a Raspberry Pi)

Ch ngă2:ăC ăs ălỦăthuy t

 Gi i thi u h đi u hƠnh Raspberry Pi

 Gi i thi u Board m ch Raspberry Pi

 Gi i thi u m ch công su t L298N

 Gi i thi u v module camera

Ch ngă3: TínhătoánăvƠăthi tăk

Ch ngă2.ăC ăS ăLụăTHUY T

2.1.1 Gi iăthi uăs ăl căv ăđi uăkhi năt ăxa

D a vƠo các ng d ng th c ti n c a đi u khi n t xa, ta có th chia lƠm 2

d ng: i u khi n t xa vô tuy n vƠ đi u khi n t xa h u tuy n

 i u khi n t xa h u tuy n:

Có th đi u khi n t xa b ng tia sáng h ng ngo i hay sóng siêu ơm Môi

tr ng truy n lƠ không khí V i tia h ng ngo i ta ch có th đi u khi n các thi t b kho ng cách g n Vì v y, nó đ c ng d ng nhi u cho các thi t b dơn d ng

 i u khi n t xa h u tuy n:

i v i h th ng đi u khi n xa b ng m ng không dơy thì gi i h n v kho ng cách lƠ y u đi m c a k thu t nƠy, ng c l i v i m ng internet đƣ đ c m r ng

v i quy mô toƠn th gi i thì gi i h n xa không ph thu c vƠo kho ng cách đƣ m ra

m t l i thoát m i trong l nh v c t đ ng đi u khi n

Hi n nay, do nhu c u trao đ i thông tin c a ng i dơn ngƠy cƠng tang, đ ng

th i vi c g n các thi t b internet ngƠy cƠng ph bi n r ng rƣi, do đó vi c s d ng

m ng internet đ truy n tín hi u đi u khi n lƠ ph ng th c thu n ti n nh t, ti t ki m nhi u th i gian cho công vi c, v a đ m b o các tính n ng an toƠn cho các thi t b

đi n gia d ng v a ti t ki m đ c chi phí s d ng vƠ đ m b o an toƠn cho tính m ng

vƠ tƠi s n c a m i ng i dơn

2.1.2 Gi iăthi uăvƠăstreamăvideoălênătrangăweb

Streaming video lƠ m t k thu t đ c s d ng khá ph bi n trong các ng

d ng m ng R t nhi u các đ a ch ng d ng r ng rƣi trong th c t nh : các ph n

m m (media player, web browser, ) trên các máy khách truy c p vƠ xem video t các máy ch theo mô hình server/client; các ng d ng h i h p tr c tuy n, đƠo t o t xa; giám sát, đi u khi n t xa qua hình nh th i gian th c, v.v Trong đó có nhi u

ng d ng s d ng h th ng nhúng tri n khai k thu t nƠy

Streaming video s d ng cách th c phát l i các đo n video đ c l u tr trên các máy tính trên m ng t i ng i dùng đ u cu i mu n xem đo n video mƠ không

c n t i đo n video đó v trên máy tính V b n ch t, streaming video lƠ quá trình

chia nh file video thƠnh các frame, r i l n l t g i t ng frame t i m t b đ m trên máy tính c a ng i xem vƠ hi n th n i dung frame đó VƠ quá trình nƠy tuơn th

ch t ch v rƠng bu c theo th i gian, nói khác lƠ tuơn th ch t ch theo giao th c RTSP, RTP và RTCP V i đ c tính nh v y thì streaming video lƠ k thu t c ng khá ph c t p đ tri n khai Nh ng v i nh ng l i ích mƠ k thu t streaming video đem l i, chúng ta hoƠn toƠn có th tri n khai đ c k thu t nƠy trên th c t

2.1.3ăă nhăngh a

i u khi n xe robot t xa có live stream camera v i camera đ c tích h p vƠo

xe s truy n hình nh tr c ti p lên h th ng m ng internet T h th ng m ng internet xem đ c hình nh tr c ti p t xe robot truy n lên đ ng th i có th đi u khi n xe di chuy n qua đ ng c DC đ c g n trên xe trong ph m vi nh t đ nh

M t xe robot đi u khi n t xa có live stream camera g m các tính n ng:

 Xe có th chay t i, lui, quay trái, quay ph i, d ng

 i u khi n đ c camera quay trái, quay ph i

H nhă2.1 Hình nh đi u khi n t xa xe robot live stream camera

Hình 2.2 Raspberry Pi Mode B

2.1.4.ă uăđi m

V i m i thi t b k t n i vƠo m ng internet thì chúng ta có th đi u khi n c ng

nh xem hình nh tr c ti p t xe trong ph m vi nh t đ nh khi chúng ta b t c đơu

2.2.ăGI IăTHI UăPH NăC NG

2.2.1.ăGi iăthi uăRaspberry Pi

Raspberry Pi lƠ m t máy tính đ n kh i có kích th c nh nh chi c th ATM

đ c phát tri n b i Qu Raspberry (n c Anh) v i m c tiêu khuy n khích h c t p khoa h c máy tính trong tr ng h c

Raspberry Pi đ c b t đ u phát tri n t n m 2006, phiên b n đ u tiên d a trên

vi đi u khi n AVR Atmel ATmega644 NgƠy 16 tháng 6 n m 2012, nh ng chi c Raspberry Pi đ u tiên đ c g i đ n tay ng i nh n n ngày 22/5 h n 20.000 chi c

đƣ đ c bán ra Ngày 16/7/2012, Qu Raspberry Pi thông báo có 4000 s n ph m

đ c phơn ph i m i ngƠy vƠ b t đ u cho phép ng i dùng mua “máy tính nh ” nƠy

v i s l ng l n Trong vòng 3 n m k t khi đ c bán ra, đƣ có h n 5 tri u chi c

Pi đƣ đ c bán ra th tr ng (theo s li u th ng kê c a trang ch Raspberry Pi) V y

đi u gì lƠm nên thƠnh công ngoƠi s c t ng t ng c a Raspberry Pi ?

Raspberry Pi có m c giá quá h p d n: ch t 25$ cho m t chi c bo m ch có

th lƠm h u nh m i ng d ng h ng ngƠy nh l t web, l p trình, xem phim HD

đ n nh ng ý t ng mƠ b n không ng đ n nh đi u khi n robot, nhƠ thông minh,

M t đi u quan tr ng lƠ nó ti t ki m đi n vƠ kh n ng ch y liên t c 24/24

Raspberry Pi ch y h đi u hƠnh Linux: 99% nh ng th mƠ b n có th lƠm trên máy tính đ u có th lƠm trên Window vƠ quan tr ng lƠ t t c đ u mi n phí

Raspberry Pi có kích th c tí hon: ch t ng đ ng nh m t chi c th ATM và

n ng ch a đ y 50 gram G n v i chi c tivi b n có th bi n nó thƠnh m t thi t b gi i trí thông minh trong phòng khách G n v i mƠn hình vƠ bƠn phím, chu t b n có th

bi n nó thƠnh m t chi c máy tính đúng ngh a Nh g n vƠ ti n l i

C ng đ ng Raspberry Pi phát tri n r t nhanh trên th gi i: H u h t nh ng th c

m c c a b n đ u đ c gi i đáp r t nhanh va còn h n th n a: b n có th tìm th y hƠng ngƠn d án đƣ th c hi n vƠ v s ý t ng đ c đáo V i nh ng u đi m đ c đáo trên, Raspberry đƣ v t kh i biên gi i v a tr ng h c và tr thành thi t b a thích c a r t nhi u ng i đam mê đi n t vƠ l p trình S thƠnh công c a nó đƣ m

đƣ m t b c phát tri n m i cho tin h c: đem máy tính vƠ c m h ng l p trình đ n

g n m i ng i h n bao gi h t

Raspbery Pi s d ng chip Broadcom BCM2835 SoC (System on Chip) có ch a

b x lý ARM1176JZF-S 700 Mhz (có th ép xung lên 1Ghz), GPU Video Core IV,

vƠ b nh RAM 256 sau nơng c p lên 512MB Nó không có c ng hay SSD đi kèm mƠ s d ng th SD đ l u tr d vƠ kh i đ ng h đi u hành

Raspbery Pi s d ng chip Broadcom BCM2835 SoC (System on Chip) có

ch a b x lý ARM1176JZF-S 700 Mhz (có th ép xung lên 1Ghz), GPU Video Core IV, vƠ b nh RAM 256 sau nơng c p lên 512MB Nó không có c ng hay SSD đi kèm mƠ s d ng th SD đ l u tr d vƠ kh i đ ng h đi u hành

Video outputs Composite RCA ho c HDMI

Audio outputs 3.5 mm jack , HDMI

L u tr SD/MMC/SDIO Card Slot

H đi u hƠnh Debian GNU/Linux, Raspian OS, Arch Linux

ARM, RIC OS, Free BSD, Plan 9ầ Thông s Module B

- CPU: “Trái tim “ c a Raspberry Pi Chip c a Raspberry Pi lƠ 32 bit, 700 Mhz

System on Chip, đ c xây d ng trên ki n trúc ARM11 Model B có 512MB RAM

- SD Card Slot: Raspberry không có c ng Vì th m i th đ u đ c l u tr trên SD

Card t h đi u hƠnh đ n d li u

- C ng USB: Model B có 2 c ng USB 2.0, có th s d ng đ c m các thi t b ngo i vi

nh bƠn phím, con chu t

- C ng Ethernet: Model B có c ng Ethernet chu n RJ45

- C ng HDMI: C ng HDMI cung c p ơm thanh vƠ video s Có 14 chu n video khác

nhau đ c h tr , vƠ tín hi u HDMI có th chuy n đ i v DVI (Digital Video Interface ậ C ng truy n tr c ti p t video s t i mƠn hình), cáp Composite (lƠ lo i 3

đ u dơy ra 2 cho ơm thanh vƠ 1 cho hình nh) ho c SCART (chu n giao ti p chơu Ểu) v i b chuy n đ i bên ngoài

B ngă2.2 Tr ng thái c a kit khi ho t đ ng

- Ngõ ra Audio analog: thi t k c m gi c audio chu n 3.5mm, h ng t i lái t i có tr

kháng cao, tuy nhiên ch t l ng nhõ ra kém h n so v i c ng HDMI khi b n k t n i

t i TiVi thông qua HDMI

- Ngõ ra Composite video: C ng chu n lo i RCA cung c p tín hi u video NTSC ho c

PAL nh d ng video qua c ng nƠy đ phơn gi i th p h n so v i c ng HDMI

- Ngu n ngõ vƠo: i u đ u tiên b n nh n ra lƠ không có c ng chuy n đ i ngu n trên

Pi C ng micro USB ch đ c s d ng lƠ ngu n cho Pi

- K t n i raspberry thông qua cáp ribbon đi kèm dƠi 15cm

- Camera Module đ c h tr phiên b n m i nh t c a Raspbian

2.2.3ăModuleăđi uăkhi năđ ngăc ăL298N

Module L298N có th đi u khi n 2 đ ng c DC ho c 1 đ ng c b c, có 4 l

n m 4 góc thu n ti n cho ng i s d ng c đ nh v trí c a module

+ Có th g n t n nhi t ch ng nóng cho IC, giúp IC có th đi u khi n v i dòng đ nh

- Dòng c a tín hi u đi u khi n: 0 ~ 36 mA

- Công su t hao phí: 20W (khi nhi t đ T = 75 °C)

2.2.4 ngăc ăservoăSG90

Servo lƠ m t d ng đ ng c đi n đ c bi t Không gi ng nh đ ng c thông

th ng c c m đi n vƠo lƠ quay liên t c, servo ch quay khi đ c đi u khi n (b ng xung PWM) v i góc quay n m trong kho ng b t kì t 0o - 180o M i lo i servo có kích th c, kh i l ng vƠ c u t o khác nhau Có lo i thì n ng ch 9g (ch

y u dùng trên máy bay mô mình), có lo i thì s h u m t momen l c r t l n (vài

ch c Newton/m), ho c có lo i thì kh e vƠ nhông s c ch c ch nầ

Hình 2.6 ng c SG90

B chuy n đ i USB Nano chu n N không dây t c đ 150Mbps TL-725N

c a TP-LINK cho phép ng i dùng k t n i m t máy tính đ bàn ho c máy tính xách tay v i m ng không dây t c đ 150Mbps

H nhă2.7 Usb tp-link tl-wn725n

 Thông s k thu t

Chu n không dơy IEEE 802.11b, IEEE 802.11g, IEEE 802.11n

T c đ tín hi u

EIRP

11b: lên t i 11 Mbps (đ ng) 11g: lên t i 54 Mbps (đ ng) 11n: lên t i 150 Mbps (đ ng)

< 20 dBm

nh y ti p nh n

130M: -68 dBm@10% PER 108M: -68 dBm@10% PER 54M: -68 dBm@10% PER 11M: -85 dBm@10% PER 6M: -88 dBm@10% PER 1M: -90 dBm@10% PER

Ch đ không dơy Ch đ Ad-Hoc / Infrastructure

B o m t không dơy H tr các mƣ hóa: 64/128 WEP, WPA/WPA2,

WPA-PSK/WPA2-PSK(TKIP/AES), h tr IEEE 802.1X Công ngh không dơy BDPSK, DQPSK, CCK, OFDM, 16-QAM, 64-QAM

2.2.6 ngăc ăgi măt căDC

ng c gi m t c DC đ c s d ng nhi u đ thi t k các lo i robot mô hình

V i giá thƠnh r , d s d ng vƠ mang tính ch t u vi t nên đ c ng d ng r t nhi u

CH NGă3 TệNHăTOỄNăVĨăTHI TăK

3.1 GI I THI U

Trong đ tƠi nƠy nhóm thi t k mô hình xe robot g m m t kit Raspberry Pi tích h p camera, thông qua m ch c u H đi u khi n 2 đ ng c gi m t c DC, đi u khi n góc quay camera thông qua đ ng c RC Servo 9G

Môăh nhăc năthi tăk ănh ăsau:

 H th ng đi u khi n trung tơm: s d ng board Raspberry Pi 3

 H th ng m ch công xu t đi u khi n đ ng c : s d ng module L298N đ

đi u khi n đ ng c DC vƠ Servo

 H th ng xe robot: S d ng 2 đ ng c cho 2 bánh xe vƠ 1 khung xe

 H th ng Web Server: S d ng giao di n Web đ nh n hình nh truy n lên vƠ đi u khi n xe

KH I NGU N CAMERA

KH I CÔNG

SU T WEB

SERVER

 Kh i ngu n: Cung c p ngu n cho toƠn b m ch ho t đ ng

 Web Server: Nh n hình nh truy n lên vƠ g i tín hi u đi u khi n đ ng c v

Camera đ c tích h p trên kit Rasberry qua cáp ribbon nên s dùng ngu n trên kit mƠ không c n s d ng ngu n bên ngoƠi

Module camera có m t c m bi n 8-Megapixel s d ng đ quay video v i đ nét cao, c ng nh ch p nh t nh Khá lƠ đ n gi n đ s d ng cho ng i m i b t đ u

ch vi c k t n i v i kit qua cáp ribbon c bi t h tr video 1080p30, 720p60 r t thích h p trong vi c quay video ng d ng đ live stream ch ng h n Nhóm đƣ khai thác đ c đi m nƠy đ ch n thi t b ghi hình cho quá trình live stream lên web

 ngăc ăservoăSG90

Hình 3.4 ng c SG90

Ch n đ ng c SG90 dùng đ đi u khi n camera xoay trái, ph i ho c gi a Vì module camera kèm ph ki n đi kèm n ng ~10g trong khi moment xo n c a SG90

lên t i 1.8kg/cm NgoƠi ra SG90 ch n ng 9g r t nh g n, t c đ ho t đ ng r t nhanh 60 đ trên 0.1 giơy, đi u khi n d dƠng t kit thông qua vi c đi u ch nh đ

r ng xung (PWM) trên GPIO

 ngăc ăgi mă căDC

Hình 3.5 ng c gi m t c DC

Ch n đ ng c gi m t c DC đ đi u khi n xe ch y t i, lui, xoay trái, xoay ph i

ng c gi m t c DC v i t c đ ho t đ ng t i đa 44mét/1phút đi n áp 5V có th hoƠn toƠn đáp ng đ c yêu c u v h th ng i u khi n t c đ b ng đ r ng xung thông qua chơn GPIO trên kit r t d s d ng V i thi t k đ n gi n, nh g n nên nhóm đƣ ch n đ ng c trên đ thi t k cho ph n di chuy n c a xe

c Kh iăx ălỦătrungătơm

Kit Raspberry Pi s d ng ngu n c p qua c ng Micro USB 5V

- Module đi u khi n đ ng c L298N có đi n áp ho t đ ng 5V - 12V

- ng c DC ho t đ ng m c đi n áp 3V ậ 9V

- ng c Servo RC 9G ho t đ ng đi n áp 5V

 Qua trên nhóm dùng ngu n 12VDC đ c p cho module L298N b ng cách ghép 3 pin Panasonic ( Li-ion IRC18650 4.2V4200mAh ) n i ti p v i nhau Web

Server

Hình 3.9 Ngu n c p cho kh i đi u khi n module L298N

3.2.3 ăS ăđ nguyên lý c a toàn m ch

H nhă3.10 S đ nguyên lý toƠn m ch

S đ nguyên lý toƠn m ch g m:

 Camera v2 k t n i v i kit qua cáp ribbon

 Usb tp-link tl-725n k t n i v i kit qua c ng USB 2.0

 Ngu n 5V ậ 2A c p cho kit qua c ng Usb micro

 Ngu n 12V ậ 4A c p cho module L298N ho t đ ng

 2 đ ng c motor A, motor B g n vƠo ngõ output trên module L298N đ c đi u khi n b i kit thông qua ngõ vào trên module

 ng c Servo RC 9G(SG90) đ c c p ngu n 5V t module L298N vƠ đ c đi u khi n tr c ti p t kit

CH NGă4:ăTHIăCÔNGăH ăTH NG

4.1 GI I THI U

Streaming video lƠ m t k thu t đ c s d ng khá ph bi n trong các ng

d ng m ng Streaming video s d ng cách th c phát l i các đo n video đ c l u tr trên

các máy tính trên m ng t i ng i dùng đ u cu i mu n xem đo n video mƠ không

c n t i đo n video đó v trên máy tính V b n ch t, streaming video lƠ quá trình chia nh file video thƠnh các frame, r i l n l t g i t ng frame t i m t b đ m trên máy tính c a ng i xem vƠ hi n th n i dung frame đó

4.2 THIăCÔNGăH ăTH NG

4.2.1 Tìm hi u k thu t video streaming theo mô hình server-client

Tóm t t c b n v k thu t streaming video, các giao th c c n thi t:

Streaming video s d ng cách th c phát l i các đo n video đ c l u tr trên các máy tính trên m ng t i ng i dùng đ u cu i mu n xem đo n video mà không c n

t i đo n video đó v trên máy tính V b n ch t, streaming video lƠ quá trình chia

nh file video thƠnh các frame, r i l n l t g i t ng frame t i m t b đ m trên máy tính c a ng i xem vƠ hi n th n i dung frame đó VƠ quá trình nƠy tuơn th ch t

ch v rƠng bu c theo th i gian, nói khác lƠ tuơn th ch t ch theo giao th c RTSP, RTP vƠ RTCP V i đ c tính nh v y thì streaming video lƠ k thu t c ng khá ph c

t p đ tri n khai Nh ng v i nh ng l i ích mƠ k thu t streaming video đem l i, chúng ta hoƠn toƠn có th tri n khai đ c k thu t nƠy trên th c t

4.2.2 K thu t streaming video

Cácăb căth căhi năk ăthu tăstreamingăvideo:

- Ph n m m máy khách (media player, web browser, ) c n k t n i đ c và xác

đ nh file video trên máy streaming server mu n xem

- Yêu c u streaming file video đó s đ c g i t i streaming server đ tìm file video

đó

- Ch ng trình th c hi n streaming ch y trên máy streaming server s chia file video thƠnh các frame r i g i các frame đó t i máy yêu c u s d ng các giao th c

rƠng bu c v th i gian (RTSP, RTP, RTCP,RTMP)

- Khi các frame v máy khách, s đ c l u tr trong vùng đ m vƠ n i dung frame s

đ c gi i mƣ (decode) vƠ hi n th thông qua các ch ng trình ch i video (ví d VLC, Strobe Media ầ)

Hình 4.1 Streaming Video

M tăs ăkháiăni măđ căs ăd ngătrongăstreamingăvideo:

- Streaming video (lu ng video) th c ch t lƠ quá trình truy n các frame c a file

video t i ng i nh n

- Demand streaming (stream theo yêu c u) lƠ quá trình streaming m t file video có

s n (đƣ đ c l u trên c ng) t i ng i nh n

- Live streaming (stream t m t ngu n t o video) lƠ quá trình streaming tr c ti p t

các frame video đ c t o ra t các thi t b thu nh n video (nh camera) t i ng i

nh n

- MPEG, JPEG, H.264 , VP8 lƠ các thu t toán mƣ hóa cho các lu ng video

- Bitstream lƠ khái ni m ám ch m t lu ng video t máy ch streaming t i máy

khách nh n các frame video d a vƠo giao th c MMS hay RTP

- Codec: thu t ng ám ch chung cho các thu t toán mƣ hóa đ ng truy n trong quá

trình streaming audio hay video

- RTSP (Real Time St reaming Protocol) là giao th c m ng đi u khi n quá trình

streaming video hay streaming audio

- RTP (Real-time Transport Protocol) lƠ giao th c chu n đ nh d ng cho gói tin

(packet) video hay audio đ c truy n trên m ng

a Giaoăth c RTSP

RTSP (Real Time Streaming Protocol) lƠ m t giao th c đi u khi n trên m ng

đ c thi t k đ s d ng giao ti p gi a máy client và máy streaming server Giao

th c nƠy đ c s d ng đ thi t l p vƠ đi u khi n phiên giao d ch gi a các máy tính (end points)

V hình th c giao th c RTSP c ng có nét t ng đ ng v i giao th c HTTP, RTSP đ nh ngh a m t b các tín hi u đi u khi n tu n t , ph c v cho vi c đi u khi n quá trình playback Trong khi giao th c HTTP lƠ giao th c không có tr ng thái thì RTSP là giao th c có xác đ nh tr ng thái M t đ nh danh s d ng khi c n thi t

đ theo dõi giao th c hi n t i c a quá trình streaming video g i lƠ s hi u session

C ng gi ng nh HTTP, RTSP s d ng TCP lƠ giao th c đ duy trì m t k t n i đ u

cu i t i đ u cu i vƠ các thông đi p đi u khi n c a RTSP đ c g i b i máy client t i máy server Nó c ng th c hi n đi u khi n l i các đáp tr t máy server t i máy client C ng m c đ nh đ c s d ng b i giao th c này là 554

th c hi n k thu t streaming video theo giao th c RTSP nh t thi t máy

client ph i g i lên máy server (streaming server) nh ng request sau vƠ ph i theo m t trình t nh t đ nh

u tiên, máy client s g i yêu c u OPTIONS kèm v i đ ng link tr t i file video c n xem t i máy server, đ máy server ch p nh n đ ng link nƠy

Hình 4.2 OPTIONS Request

N u máy server tr v mƣ ch p nh n đ ng link trên thì máy client ti p t c g i yêu c u DESCRIBE t i máy server đ máy server phơn tích đ ng link M t yêu

c u DESCRIBE bao g m m t đ ng link RTSP có d ng (rtsp://) vƠ ki u d li u đáp

tr t phía server C ng m c đ nh đ c s d ng cho giao th c RTSP lƠ 554 vƠ c ng nƠy đ c s d ng cho c giao th c c a t ng giao v n UDP vƠ TCP Thông đi p đáp

l i t máy server cho yêu c u DESCRIBE c a máy client bao g m b n tin miêu t chi ti t (Session Description Protocol ậ SDP) NgoƠi ra trong thông đi p tr v t máy server còn li t kê các đ ng link thích h p h n t i file video c n ch i khi mƠ trong file video đó có tr n l n gi a ph đ vƠ ơm thanh VƠ đi u quan tr ng nh t trong b n tin miêu t phiên giao d ch nƠy lƠ streamid c a lu ng video vƠ streamid

c a lu ng ơm thanh khi mƠ đo n video đó có l ng ơm thanh vƠo trong các frame

Hình 4.3 DESCRIBE Request

Hình 4.4 SETUP Request.

Sau khi hoƠn t t yêu c u SETUP, c u hình đ c các lu ng d li u đ chu n b streaming, máy client s g i yêu c u PLAY đ th c hi n truy n các frame d li u

th t s t máy server t i máy client , vƠ các frame d li u nƠy s đ c l u trong m t

b đ m c a máy client, các frame nƠy s đ c gi i mƣ (decode), r i đ c hi n th

b i trình ch i file video vƠ ơm thanh (VLC) Yêu c u PLAY bao g m m t đ ng

d n tr t i file video c n phát gi ng nh các yêu c u tr c đó ng link nƠy có

th lƠ đ ng t ng h p (đ phát các lu ng d li u) ho c lƠ môt đ ng link đ n l (chi phí m t lu ng d li u duy nh t) Trong yêu c u PLAY, máy client c ng s ch ra

m t d i (range) ch rõ m t cách c th s hi u frame b t đ u đ c g i vƠ s hi u frame k t thúc, N u nh không ch rõ tham s nƠy, thì toƠn b các frame s đ c

g i t i máy client VƠ n u nh lu ng d li u có b t m d ng (pause) thì lu ng d

li u nƠy c ng s đ c ph c h i frame mƠ nó t m d ng truy n

Hình 4.5 PLAY Request

Trong quá trình streaming video, n u nh ng i dùng mu n t m d ng quá trình streaming thì s g i yêu c u PAUSE t i máy server, yêu c u nƠy s lƠm t m

d ng m t hay nhi u lu ng d li u đang truy n các frame v máy client Máy server

s t m d ng g i các frame d li u t i máy client

Hình 4.6 PAUSE Request

Trong quá trình streaming video, n u nh ng i dùng mu n d ng h n quá trình streaming thì s g i yêu c u TEARDOWN đ d ng truy n vƠ k t thúc m t phiên giao d ch c a giao th c RTSP Máy server s đáp tr l i thông đi p xác nh n cho yêu c u TEARDOWN vƠ s d ng g i các frame t i máy client

RTP (Real-time Transport Protocol) đ nh d ng m t gói tin RTP đ c dùng đ truy n trên lu ng d li u video hay audio d a trên đ a ch IP RTP đ c s d ng trong các h th ng gi i trí ho c giao ti p mƠ có tri n khai k thu t streaming video

nh lƠ telephone, ng d ng h i h p t xa, h th ng giám sát b ng hình nh d a trên IP

RTP đ c s d ng k t h p v i giao th c RTCP (RTP Control Protocol) Trong

đó, RTP đ c s d ng đ đóng gói các frame d li u (audio và video) đ truy n trên

lu ng d li u thì RTCP đ c s d ng đ giám sát ch t l ng c a d ch v (QoS)

ho c đ th ng kê theo các tiêu chí trong quá trình truy n t i Th ng thì giao th c RTP s d ng c ng có s hi u ch n còn giao th c RTCP s d ng c ng có s hi u l RTP đ c thi t k cho quá trình streaming theo th i gian th c t theo ki u

đi m t i đi m Giao th c nƠy cung c p ti n ích đ dò ra nh ng gói tin RTP đƣ quá

h n Trên th c t , gói tin RTP s d ng đ a ch IP trên m ng đ đ nh danh các máy tính g i vƠ nh n RTP c ng h tr truy n d li u t i nhi u đi m đích thông qua đ a

ch IP multicast

RTP đ c phát tri n b i t ch c Audio/Video Transport c a t ch c tiêu chu n IETF RTP đ c s d ng k t h p v i các giao th c khác nh H.323 và giao

th c RTSP Chu n RTP đ nh ngh a m t c p giao th c lƠm vi c v i nhau đó lƠ RTP

vƠ RTCP RTP đ c s d ng đ truy n t i d li u đa ph ng ti n vƠ giao th c RTCP đ c s d ng đ g i các thông tin đi u khi n v i các tham s QoS

Các giao th c thƠnh ph n: RTP g m 2 giao th c con lƠ RTP và RTCP

Giao th c truy n, RTP quy đ nh cách th c truy n d li u theo th i gian th c Thông tin đ c cung c p b i giao th c nƠy bao g m th i gian đ ng b (timestamps), s th t gói tin (ph c v cho vi c tìm gói tin b l c) và chi phí cho

vi c mƣ hóa đ nh d ng d li u

Giao th c đi u khi n, RTCP đ c s d ng cho vi c ki m tra ch t l ng (QoS)

lu ng d li u vƠ th c hi n đ ng b gi a các lu ng d li u So v i RTP, thì b ng thông c a RTCP s nh h n, vƠo c 5%

M t giao th c cho phép miêu t d li u đa ph ng ti n nh ng không b t bu c

ph i kèm theo lƠ giao th c miêu t phiên (Session Description Protocol ậ SDP) Phiên (Session): M t phiên RTP đ c thi t l p cho m i lu ng d li u M t phiên bao g m m t đ a ch IP v i m t c p c ng c a giao th c RTP vƠ RTCP Ví d , các lu ng video vƠ audio s có các phiên RTP khác nhau, bên nh n s nh n m t cách riêng bi t gi a d li u video vƠ audio thông qua 2 c ng khác nhau cho 2 giao

th c RTP vƠ RTCP Th ng thì s hi u c ng c a RTP lƠ m t s ch n trong kho ng

1024 t i 65535 vƠ c ng c a RTCP lƠ m t s l k ti p

Hình 4.8 Header c a RTP Packet

Kích th c nh nh t c a m t header c a gói tin RTP lƠ 12 bytes Sau ph n header chính, lƠ ph n header m r ng vƠ không c n thi t ph i có ph n header nƠy Chi ti t các tr ng trong m t header nh sau:

Version (2 bits): Cho bi t phiên b n c a giao th c nƠy Phiên b n hi n t i lƠ phiên b n 2

P (Padding) (1 bit): Cho bi t s các byte m r ng c n thêm vƠo cu i c a gói tin RTP Ví d trong tr ng h p ta mu n s d ng các thu t toán mƣ hóa, ta có th thêm vƠo m t s byte vƠo ph n k t thúc c a gói tin đ ti n hƠnh mƣ hóa frame trên

PT (Payload Type) (7 bit): Cho bi t đ nh d ng c a file video ơy lƠ m t đ c t

c Giao th c RTMP - Real Time Messaging Protocol

RTMP (Real Time Messaging Protocol) lƠ giao th c không công khai do Adobe phát tri n vƠ gi b n quy n, đ c thi t k cho ng d ng th i gian th c, cho phép ng d ng s d ng video vƠ ơm thanh v i t c đ nhanh, h n ch b gi t hình

ho c méo ti ng