基於 MSP430G2553 + TP-Link 703N 的 WiFi 視頻小車完整實戰

專案概覽

本專案實現一款低功耗、WiFi 遠程控制、實時視頻回傳的智能小車。核心控制器採用 TI MSP430G2553（LaunchPad G2），通訊模組採用刷入 OpenWrt 的 TP-Link TL-WR703N 路由器，整合攝像頭驅動與 ser2net 服務，實現視頻流與控制指令雙通道傳輸。適用於消防偵察、有毒環境探測等危險場景。

一、硬體架構設計

1.1 主控模組：MSP430G2553 LaunchPad

• 16-bit RISC，1 MHz DCO，超低功耗（LPM1 僅 0.5 μA）。
• 小車大部分時間處於待機等待指令，利用 LPM1 睡眠模式大幅延長電池壽命。
• 體積小、重量輕，適合搭載於小車底盤。

1.2 WiFi 通訊模組：TP-Link TL-WR703N (OpenWrt)

• 刷入 OpenWrt 後安裝 mjpg-streamer（攝像頭驅動）與 ser2net（串口轉 TCP）。
• 自帶 USB 口直連攝像頭，體積極小（約 5×5×2 cm），供電 5V/1A。
• 視頻流經 HTTP MJPEG 回傳；控制指令經 TCP 9999 端口透傳至 MSP430 UART。

1.3 電機驅動模組：L298N 雙 H 橋

採用三輪差速驅動：兩側 DC 減速電機 + 1 萬向輪，靈活轉向。

1.4 電源管理系統

• 2 節 18650 鋰電池串聯（7.4V/2700mAh）。
• LM317 降壓至 5V 供路由器、L298N 邏輯端。
• 兩顆 1N4007 二極管串聯再降至 3.6V 供 MSP430。

1.5 車體結構

• 透明亞克力底盤，三輪佈局，重心低、穩定性好。

二、通訊協議設計

採用4 字節定長包，格式：包頭(0xFF) + 類型碼 + 數據碼 + 包尾(0xFF)

範例：前進指令 = FF 00 01 FF。MSP430 串口中斷逐字節接收，收到包尾 0xFF 後解析執行。

三、軟體實現

3.1 下位機（MSP430G2553）關鍵代碼片段

// UART 初始化 9600-8-N-1，SMCLK 1MHz
UCA0CTL1 |= UCSSEL_2; UCA0BR0 = 0x68; UCA0BR1 = 0x00; UCA0MCTL = UCBRS0;
IE2 |= UCA0RXIE; __enable_interrupt();

// 低功耗主循環
while(1) LPM1; // 進入 LPM1 睡眠，等待 RX 中斷喚醒

// RX 中斷服務程序
#pragma vector=USCIAB0RX_VECTOR
__interrupt void USCI0RX_ISR(void) {
    LPM1_EXIT; // 喚醒 CPU
    // ... 接收 4 字節組包、校驗、分發至 RunCommand()
    RunCommand();
}

3.2 電機控制函數

void Moto_Forward()  { P2OUT = 0x0A; }       // IN1=1,IN2=0,IN3=1,IN4=0
void Moto_Backward() { P2OUT = 0x05; }       // IN1=0,IN2=1,IN3=0,IN4=1
void Moto_TurnLeft() { P2OUT = 0x02; }       // 左輪停、右輪轉
void Moto_TurnRight(){ P2OUT = 0x08; }       // 右輪停、左輪轉
void Moto_Stop()     { P2OUT &= 0x00; }

3.3 上位機：PC 端 (C#) 與 Android 端

• PC 端：支援鍵盤/搖桿控制、視頻顯示、指令自定義，便於調試。
• Android 端：虛擬搖桿、重力感應控制、按下發送動作指令、鬆開自動發送停止指令。

四、系統創新亮點

• ✅ WiFi 替代藍牙：傳輸距離 > 100m，帶寬支撐 30fps 視頻。
• ✅ OpenWrt 可定制：精簡固件，僅保留攝像頭與 ser2net，啟動快、穩定。
• ✅ MSP430 極致低功耗：待機電流 < 1μA，電池續航 > 8 小時。
• ✅ 協議可擴展：預留類型碼 0x02~0xFF 供未來傳感器、機械臂擴展。
• ✅ 重力感應交互：手機傾斜即控制轉向，體驗直觀。

五、演示視頻

六、附錄：完整 MSP430 代碼

#include "msp430g2553.h"
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int

uchar Tempdatatable[4], CommandData[4];
int URTAReceivedCount=0, n=1;

void Delay_1ms(uint i) { ... }

void Moto_Forward()  { P2OUT = 0x0A; }
void Moto_Backward() { P2OUT = 0x05; }
void Moto_TurnLeft() { P2OUT = 0x02; }
void Moto_TurnRight(){ P2OUT = 0x08; }
void Moto_Stop()     { P2OUT &= 0x00; }

void RunCommand(void) {
    if(CommandData[0]==0xFF && CommandData[3]==0xFF) {
        switch(CommandData[1]) {
            case 0x00: switch(CommandData[2]) {
                case 0x00: Moto_Stop(); break;
                case 0x01: Moto_Forward(); break;
                case 0x02: Moto_Backward(); break;
                case 0x03: Moto_TurnLeft(); break;
                case 0x04: Moto_TurnRight(); break;
            } break;
            case 0x01: switch(CommandData[2]) {
                case 0x00: P1OUT |= BIT0; break;  // LED1 ON
                case 0x01: P1OUT &= ~BIT0; break; // LED1 OFF
            } break;
        }
    }
}

void main(void) {
    WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;
    P1SEL = P1SEL2 = BIT1 + BIT2; // UART
    P1DIR |= BIT0; P1OUT &= ~BIT0; // LED
    P2DIR = 0xFF; P2OUT = 0x00;    // Motor
    UCA0CTL1 |= UCSSEL_2; UCA0BR0 = 0x68; UCA0BR1 = 0x00; UCA0MCTL = UCBRS0;
    UCA0CTL1 &= ~UCSWRST; IE2 |= UCA0RXIE; __enable_interrupt();
    while(1) LPM1;
}

#pragma vector=USCIAB0RX_VECTOR
__interrupt void USCI0RX_ISR(void) {
    LPM1_EXIT; IE2 &= ~UCA0RXIE;
    uchar temp = UCA0RXBUF;
    // ... 組包邏輯同原文 ...
    RunCommand();
    IE2 |= UCA0RXIE;
}