Raspberry Pi开发之旅-WIFI遥控小车

一、简单介绍树莓派的GPIO口

上图是树莓派2代的接口（不同型号接口会有差异），我们就以此为例来说下这些接口。

1、GPIO介绍

GPIO 英文全称是：General-purpose input/output 通用型之输入输出的简称，其接脚可以供使用者由程控自由使用，PIN脚依现实考量可作为通用输入（GPI）或通用输出（GPO）或通用输入与输出（GPIO）。通过这些GPIO口，我们可以控制很多第三方的寄存器设备，简单来说我们可以通过这些I/O口控制一些芯片的电路、读取传感器的数值等。

2、所需材料

 材料名称 数量
树莓派2代板子（包含电源、数据线、存储卡） 1
智能小车底盘（包含四个直流电机） 1
移动电源 1
L298N电机驱动板 1
杜邦线母对公 10
杜邦线母对母 10
无线网卡 1
4孔或6孔电池盒 1

3、安装所需软件

树莓派官方有两套GPIO的python库，分别是RPi.GPIO和RPIO。现在网络上许多关于树莓派GPIO文档的教程多数是RPi.GPIO，这个是老版本的库。而RPIO是用来替代前者的新版本。后面的课程我将使用RPIO这个库，来给大家演示。下面安装RPIO：


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sudo apt-get install python-dev python-pip

sudo pip install RPIO

二、 树莓派与L298N线路连接

1、第一步组装小车

组装底盘 分别用铜线连接两侧电机，并且保证同侧转向一致。如下图：

连接电机与L298N 将两侧侧的电机分别接入L298N的输出A和输出B，见下图：

连接L298N与树莓派 见上图逻辑输入部分有4个针脚（IN1、IN2、IN3、IN4），按照顺序分别连接到树莓派接口的11、12、16、18 四个口。见下图蓝色部分：

除了上面这些，还要将L298N的供电GND和树莓派的GPIO的6号Ground连接，形成供电回路。

连接电池盒与移动电源 将电池盒的正极连接到L298N的12V供电口，负极连接到L298N的供电GND口。完成连接后，L298N的供电GND口连接了两个线，分别是电池盒的负极和树莓派的6号Ground口。

2、测试小车

登录树莓派，vim robot.py文件：


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import RPIO as GPIO

import time

IN1 = 11

IN2 = 12

IN3 = 16

IN4 = 18

def init():

    GPIO.setmode(GPIO.BOARD)

    GPIO.setup(IN1, GPIO.OUT)

    GPIO.setup(IN2, GPIO.OUT)

    GPIO.setup(IN3, GPIO.OUT)

    GPIO.setup(IN4, GPIO.OUT)

def forward():

    GPIO.output(IN1,GPIO.HIGH)

    GPIO.output(IN2,GPIO.LOW)

    GPIO.output(IN3,GPIO.HIGH)

    GPIO.output(IN4,GPIO.LOW)

if __name__ == ‘__main__‘:

    init()

    forward()

    time.sleep(5)

    GPIO.cleanup()

保存退出后，用sudo python robot.py执行命令，小车将会向前进5秒。

备注：1、要避免静电和短路。2、接线要小心，尤其是正负极接线。

三、使用Python控制小车

1、Tornado介绍

Tornado是使用Python编写的一个强大的、可扩展的Web服务器。它在处理严峻的网络流量时表现得足够强健，但却在创建和编写时有着足够的轻量级，并能够被用在大量的应用和工具中。

2、Tornado安装


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$ curl -L -O https://github.com/facebook/tornado/archive/v3.1.0.tar.gz

$ tar xvzf v3.1.0.tar.gz

$ cd tornado-3.1.0

$ python setup.py build

$ sudo python setup.py install

Tornado官方并不支持Windows，但你可以通过ActivePython的PyPM包管理器进行安装，类似如下所示：


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C:\> pypm install tornado

2、robot.py文件：


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#!/usr/bin/python

#coding: utf8

import RPIO as GPIO

import time

import sys

import threading

import tornado.ioloop

import tornado.web

import tornado.httpserver

import tornado.options

import json

tornado.options.define("port",default=8000,type=int)

IN1 = 11

IN2 = 12

IN3 = 16

IN4 = 18

stop_status = 0

last_key = ""

last_request_time = 0

def init():

    GPIO.setmode(GPIO.BOARD)

    GPIO.setup(IN1,GPIO.OUT)

    GPIO.setup(IN2,GPIO.OUT)

    GPIO.setup(IN3,GPIO.OUT)

    GPIO.setup(IN4,GPIO.OUT)

# 前进

def forward():

    global stop_status

    GPIO.output(IN1,GPIO.HIGH)

    GPIO.output(IN2,GPIO.LOW)

    GPIO.output(IN3,GPIO.HIGH)

    GPIO.output(IN4,GPIO.LOW)

    # print "forward"

    # time.sleep(0.1)

# 后退

def reverse():

    global stop_status

    GPIO.output(IN1,GPIO.LOW)

    GPIO.output(IN2,GPIO.HIGH)

    GPIO.output(IN3,GPIO.LOW)

    GPIO.output(IN4,GPIO.HIGH)

# 左转弯

def left():

    global stop_status

    GPIO.output(IN1,GPIO.LOW)

    GPIO.output(IN2,GPIO.HIGH)

    GPIO.output(IN3,GPIO.HIGH)

    GPIO.output(IN4,GPIO.LOW)

# 右转弯

def right():

    global stop_status

    GPIO.output(IN1,GPIO.HIGH)

    GPIO.output(IN2,GPIO.LOW)

    GPIO.output(IN3,GPIO.LOW)

    GPIO.output(IN4,GPIO.HIGH)

#停止

def stop_car():

    GPIO.output(IN1,False)

    GPIO.output(IN2,False)

    GPIO.output(IN3,False)

    GPIO.output(IN4,False)

    global stop_status

    stop_status = 1

#关闭GPIO接口

def close_car():

    global stop_status

    stop_status = 1

    GPIO.cleanup()

class IndexHandler(tornado.web.RequestHandler):

    def set_default_headers(self):

        self.set_header(‘Access-Control-Allow-Origin‘, ‘*‘)

        self.set_header(‘Access-Control-Allow-Methods‘, ‘POST, GET, OPTIONS‘)

        self.set_header(‘Access-Control-Allow-Headers‘, ‘*‘)

    def get(self):

        self.render("index.html")

    def post(self):

        global stop_status

        global last_key

        global last_request_time

        old_request_time = last_request_time

        init()

        sleep_time = 0.1

        try:

            arg = self.get_argument(‘k‘)

            new_request_time = self.get_argument(‘time‘)

            print ‘get last time‘,new_request_time

        except Exception, e:

            arg = json.loads(self.request.body)[‘k‘]

            new_request_time = json.loads(self.request.body)[‘time‘]

            print ‘json last time‘, new_request_time

        print "==new time ==", new_request_time

        print "==old time ==", old_request_time

        if(arg==‘w‘ and last_key!=‘w‘ and new_request_time >= old_request_time):

            print "forward"

            stop_status = 0

            autoThread = threading.Thread(target = forward)

            autoThread.start()

            last_key = ‘w‘

        elif(arg==‘s‘ and last_key!=‘s‘ and new_request_time >= old_request_time):

            print "reverse"

            stop_status = 0

            autoThread = threading.Thread(target = reverse)

            autoThread.start()

            last_key = ‘s‘

        elif(arg==‘a‘ and last_key!=‘a‘ and new_request_time >= old_request_time):

            print "left"

            stop_status = 0

            autoThread = threading.Thread(target = left)

            autoThread.start()

            last_key = ‘a‘

        elif(arg==‘d‘ and last_key!=‘d‘ and new_request_time >= old_request_time):

            print "right"

            stop_status = 0

            autoThread = threading.Thread(target = right)

            autoThread.start()

            last_key = ‘d‘

        elif(arg==‘stop‘ and new_request_time >= old_request_time):

            print "stop"

            last_key = "stop"

            time.sleep(0.3)

            stop_car()

        else:

            print "error"

        last_request_time = new_request_time

        self.write(arg)

    def options(self):

            pass

if __name__ == ‘__main__‘:

    tornado.options.parse_command_line()

    app = tornado.web.Application(handlers=[(r"/",IndexHandler)])

    http_server = tornado.httpserver.HTTPServer(app)

    http_server.listen(tornado.options.options.port)

    tornado.ioloop.IOLoop.instance().start()

3、index.html文件：


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<!DOCTYPE html>

<html>

<head>

        <meta charset="utf-8" />

        <title>WIFI小车客户端</title>

        <script src="http://libs.baidu.com/jquery/1.9.0/jquery.js"></script>

</head>

<body>

<script type="text/javascript">

        function go(k){

                var requestTime= new Date().getTime();

                $.post(‘/‘,{k:k,time:requestTime},function(){},"json");

        }

        $(function(){

                var i = null;

                window.document.onkeydown = keyDown;

                function keyDown(env){

                        env = (env) ? env : window.event;

                        if(env.keyCode==‘87‘){

                                go(‘w‘);

                        }

                        if(env.keyCode==‘83‘){

                                go(‘s‘);

                        }

                        if(env.keyCode==‘65‘){

                                go(‘a‘);

                        }

                        if(env.keyCode==‘68‘){

                                go(‘d‘);

                        }

                };

                window.document.onkeyup = keyUp;

                function keyUp(env){

                        env = (env) ? env : window.event;

                        if(env.keyCode==‘87‘){

                                go(‘stop‘);

                        }

                        if(env.keyCode==‘83‘){

                                go(‘stop‘);

                        }

                        if(env.keyCode==‘65‘){

                                go(‘stop‘);

                        }

                        if(env.keyCode==‘68‘){

                                go(‘stop‘);

                        }

                }

                $(‘.before‘).mousedown(function(){

                        i = setInterval(function(){

                                go(‘w‘);

                        },100);

                });

                $(‘.left‘).mousedown(function(){

                        i = setInterval(function(){

                                go(‘a‘);

                        },100);

                });

                $(‘.right‘).mousedown(function(){

                        i = setInterval(function(){

                                go(‘d‘);

                        },100);

                });

                $(‘.cabk‘).mousedown(function(){

                        i = setInterval(function(){

                                go(‘s‘);

                        },100);

                });

                $(‘#main span‘).mouseup(function(){

                        clearInterval(i);

                        go(‘stop‘);

                });

        });

</script>

<style type="text/css">

        #main{width: 150px;height: 150px;background: #ccc;}

        #main span{width: 50px;height: 50px;float: left;z-index: 999;}

        #main span.on2{background: #ff00ff;}

</style>

<div id="main">

        <span></span>

        <span class="on2 before"></span>

        <span></span>

        <span class="on2 left"></span>

        <span></span>

        <span class="on2 right"></span>

        <span></span>

        <span class="on2 cabk"></span>

        <span></span>

</div>

</body>

</html>

在命令行里尝试运行这个程序以测试输出：


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$ sudo python robot.py

在本地浏览器中打开http://localhost:8000，或者其他计算机使用浏览器中打开http://PI的IP:8000/

四、远程控制小车

ionic环境搭建

安装ionic


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npm install -g cordova ionic

克隆小车客户端代码


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git clone https://github.com/jingzhaoyang/AutoClient.git

编译代码


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#添加平台

ionic platform add android

#编译android的apk安装包

ionic build android

#启动android模拟器

ionic emulate android

在build目录有编译好的apk文件，可以直接在Android平台直接使用。并且通过终端控制小车。

时间： 2024-08-14 10:45:04

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