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：

1 2	`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：

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

$ 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：

1	`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：

<!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：

1	`$ 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

1	`npm install` `-g cordova ionic`

克隆小车客户端代码

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

编译代码

#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。

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