樹莓派綜合項目2:智能小車(三)無線電遙控

一、介紹

??閱讀本篇文章前建議先參考前期文章:
??樹莓派基礎實驗34:L298N模塊驅動直流電機實驗
??樹莓派綜合項目2:智能小車(一)四輪驅動
??樹莓派綜合項目2:智能小車(二)tkinter圖形界面控制
??《智能小車(一)四輪驅動》中,實現了代碼輸入對四個電機的簡單控制。《智能小車(二)tkinter圖形界面控制》中,實現了本地圖形界面控制小車的前進后退、轉向和原地轉圈。

??本實驗中將使用無線電遙控設備控制小車的前進后退、轉向和原地轉圈。使用傳統無線電通信設備通信仍然是非常重要的通信方式,比如無線電臺、對講機,航模、車模、船模遙控等等。與手機移動網絡、WIFI連接相比,無線電連接有它獨特的優勢,遙控距離遠,實時性好,操作靈活,不受網絡信號限制。

??其它基礎內容可以參考文集:樹莓派基礎實驗

二、組件

★Raspberry Pi 3 B+全套*1

★睿思凱Frsky XM+ 迷你接收機*1

★電平反向器模塊*1

★睿思凱Frsky Taranis X9D PLUS SE2019遙控器*1

★L298N擴展板模塊*1

★智能小車底板模塊*1

★減速電機和車輪*4

★跳線若干

三、實驗原理

本實驗中使用的遙控系統可以自行選擇其它品牌的產品,如國產的天地飛還不錯。

睿思凱Frsky Taranis X9D PLUS SE2019遙控器

這里的遙控器就是像電視機遙控器、空調遙控器一樣可以不用接觸到被控設備,而通過一個手持器件,使用無線電與被控設備進行通信,從而達到對設備的控制。

遙控器想到達到與小車通信的功能需要有兩部分配合完成。即:發射器(遙控器)與接收機。遙控器上的控制桿轉為無線電波發送給接收機,而接收機通過接收無線電波,讀取遙控器上控制桿的讀數,并轉為數字信號發送到樹莓派中。

接收機輸出兩種信號,一種是模擬信號PWM,一種是SBUS數字信號。

Frsky XM+接收機
Frsky XM+ 參數

由于每一路遙控器通道都需要一個PWM采集器進行采集,但是對于樹莓派來說不可能使用多個定時器來采集多個通道的PWM,這對于樹莓派的GPIO端口資源來說十分浪費,因此我采用的就是SBUS信號,可以在一個管腳中傳輸多路控制信號。

S-BUS其實是一種串口通信協議,采用100000的波特率,數據位點8bits,停止位點2bits,偶效驗,即8E2的串口通信。使用樹莓派的串口GPIO(TXD/RXD)中的RXD端口接收接收機的SBUS輸出信號,解析出每路通道的控制信號,進而控制小車行進。

但是S-BUS采用的是反向電平傳輸,也就是說,在S-BUS的發送端高低電平是反向的,協議中的所有高電平都被轉換成低電平,協議中的所有低電平都被轉換成高電平。所以在S-BUS的接收端需要增加一個高低電平反向器來進行電平反轉。


電平反相器

關于解析無線電接收機PWM、SBUS信號的更詳細內容,請參考樹莓派基礎實驗39:解析無線電接收機PWM、SBUS信號

四、實驗步驟

??第1步: 連接電路。在樹莓派綜合項目2:智能小車(一)四輪驅動中的接線基礎上,接入電平反向器、無線電接收機。

樹莓派(name) 樹莓派(BOARD) L298N小車擴展板
GPIO.0 11 ENA
GPIO.2 13 IN1
GPIO.3 15 IN2
GPIO.1 12 ENB
GPIO.4 16 IN3
GPIO.5 18 IN4
GND GND 電池組供電負極

關于這里樹莓派GND、L298N小車擴展板的電池組供電負極相連,是特殊情況下的情況,經測試發現:
如果樹莓派用的是充電頭供電,而L298N擴展板用的是電池組供電,這兩個負極必須相連,否則馬達不動。
如果樹莓派用的是L298N擴展板接出來的5V供電,即兩者同一個電源,則這里不用連接。

L298N小車擴展板 電池組 樹莓派 電壓表頭 馬達
電池+(-) 電池+(-)
5V供電 電源接口
+(-) +(-)
T1(L后) +(-)
T2(L前) +(-)
T3(R前) +(-)
T4(R后) +(-)
樹莓派(name) 樹莓派(BOARD) 電平反向器 無線電接收機
A6 SBUS_OUT
RXD 10 B6
3.3V 1 VCC
0V 9 GND
5V 2 VCC
0V 14 GND

這里也要注意,由于樹莓派的GPIO只能接收3.3V的最高輸入,所以電平反相器的電源也只能使用3.3V,若反向后接收的信號需要是5V,則電平反相器的電源就使用5V。

智能遙控小車電路圖
樹莓派智能小車

這里我將18650電池組換成了航模使用的格氏ACE鋰電池(3S/11.1V/2200MAH/40C),電壓更高,能給樹莓派提供更穩定的電源,動力性也更好,效果非常不錯。

??第2步: 編寫電機的驅動程序,文件名為motor_4w.py。與樹莓派綜合項目2:智能小車(一)四輪驅動中的程序完全相同。

??該車的行進控制與履帶車的行進控制類似:

前進和后退很簡單,左右兩邊的方向都朝前或朝后,速度一致;
原地順時針旋轉時,左邊輪子前進,右邊輪子后退,速度一致;
原地逆時針旋轉時,左邊輪子后退,右邊輪子前進,速度一致;
偏左前進時,左右兩邊的方向都朝前,左輪速度比右輪速度慢一點;
偏右前進時,左右兩邊的方向都朝前,左輪速度比右輪速度快一點;
偏左后退時,左右兩邊的方向都朝后,左輪速度比右輪速度慢一點;
偏右后退時,左右兩邊的方向都朝后,左輪速度比右輪速度快一點;

motor_4w.py:

#!/usr/bin/env python
#-*- coding: utf-8 -*-
#本模塊只含SMPcar()一個類,用于樹莓派對電機信號的控制
#通過GPIO輸出信號,直接對某個電機的轉動方向、速度進行控制

import RPi.GPIO as GPIO

class SMPcar():
    '''控制小車四輪動作的類'''
    ENA = 11  #使能信號A,左邊兩輪
    IN1 = 13  #信號輸入1
    IN2 = 15  #信號輸入2
    ENB = 12  #使能信號B,右邊兩輪
    IN3 = 16  #信號輸入3
    IN4 = 18  #信號輸入4

    GPIO.setwarnings(False) #關閉警告

    def setGPIO(self):
        '''初始化引腳'''
        GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
        GPIO.setup(SMPcar.ENA, GPIO.OUT)
        GPIO.setup(SMPcar.IN1, GPIO.OUT)
        GPIO.setup(SMPcar.IN2, GPIO.OUT)
        
        GPIO.setup(SMPcar.ENB, GPIO.OUT)
        GPIO.setup(SMPcar.IN3, GPIO.OUT)
        GPIO.setup(SMPcar.IN4, GPIO.OUT)
    
    def pwm(self,pwm): 
        '''初始化PWM(脈寬調制),返回PWM對象'''
        EN_pwm = GPIO.PWM(pwm, 500)
        EN_pwm.start(0)
        return EN_pwm

    def changespeed(self,pwm,speed):
        '''通過改變占空比改變馬達轉速'''
        pwm.ChangeDutyCycle(speed)
    
    def clockwise(self,in1_pin,in2_pin):
        '''馬達順時針轉的信號'''
        GPIO.output(in1_pin, 1)
        GPIO.output(in2_pin, 0)
 
    def counter_clockwise(self,in1_pin,in2_pin):
        '''馬達逆時針轉的信號'''
        GPIO.output(in1_pin, 0)
        GPIO.output(in2_pin, 1)
    
    def stop_car(self,in1_pin,in2_pin):
        '''馬達制動的信號'''
        GPIO.output(in1_pin, 0)
        GPIO.output(in2_pin, 0)
     #使能信號為低電平,或者高電平(占空比設為100,IN1和IN2都為0或1時)馬達制動
        
    def destroy(self,A,B):
        '''結束程序時清空GPIO狀態'''
        A.stop()
        B.stop()
        GPIO.cleanup()    # Release resource


if __name__ == '__main__':     # 本模塊單獨測試時運行使用

    try:
        smpcar = SMPcar() #創建樹莓派小車對象
        smpcar.setGPIO()  #初始化引腳

        ENA_pwm=smpcar.pwm(smpcar.ENA) #初始化使能信號PWM,A為左邊車輪
        ENB_pwm=smpcar.pwm(smpcar.ENB) #初始化使能信號PWM,B為右邊車輪
        
        while True:
            '''通過輸入的命令改變馬達轉動'''
            cmd = raw_input("Command, E.g. ff30ff30 :")
            direction = cmd[0] #只輸入字母b時,小車剎車
            A_direction = cmd[0:2] #字符串0/1兩位為控制A(左邊車輪)方向信號
            B_direction = cmd[4:6] #4/5位為控制B(右邊車輪)方向信號
        
            A_speed = cmd[2:4] #字符串2/3兩位為控制A(左邊車輪)速度信號
            B_speed = cmd[6:8] #字符串6/7兩位為控制B(右邊車輪)速度信號
            print (A_direction,B_direction,A_speed,B_speed) #測試用
        
            if A_direction == "ff": #控制A(左邊車輪)順時針信號
                smpcar.clockwise(smpcar.IN1,smpcar.IN2)
            if A_direction == "00": #控制A(左邊車輪)逆時針信號
                smpcar.counter_clockwise(smpcar.IN1,smpcar.IN2)
            if B_direction == "ff": #控制B(右邊車輪)順時針信號
                smpcar.clockwise(smpcar.IN3,smpcar.IN4)
            if B_direction == "00": #控制B(右邊車輪)逆時針信號
                smpcar.counter_clockwise(smpcar.IN3,smpcar.IN4)

            if direction == "b": #小車剎車,IN1和IN2都為0,馬達制動
                smpcar.stop_car(smpcar.IN1,smpcar.IN2)
                smpcar.stop_car(smpcar.IN3,smpcar.IN4)
                continue #跳出本次循環

            # 通過輸入的兩位數字設置占空比,改變馬達轉速
            smpcar.changespeed(ENA_pwm,int(A_speed))
            smpcar.changespeed(ENB_pwm,int(B_speed))

    except KeyboardInterrupt:  # When 'Ctrl+C' is pressed, the child program destroy() will be  executed.
        smpcar.destroy(ENA_pwm,ENB_pwm)
    finally:
        smpcar.destroy(ENA_pwm,ENB_pwm)

??第3步: 小車行進控制模塊,文件名為moving_control.py,設計小車的移動行為,方向控制分為:原地左轉彎、原地右轉彎、直線前進、直線后退、剎車,而向前左偏移開進或右偏移開進等,由左右兩邊不同的速度(油門)來控制。
moving_control.py:

#-*- coding: utf-8 -*-
#本模塊只含MovingControl()一個類,針對遙控器的控制方式,設計小車的移動行為
#方向控制分為:原地左轉彎、原地右轉彎、直線前進、直線后退、剎車
#而向前左偏移開進或右偏移開進等,由左右兩邊不同的速度(油門)來控制

class MovingControl():
    def __init__(self, smpcar,pwm1,pwm2):
        self.smpcar=smpcar
        self.ENA_pwm=pwm1
        self.ENB_pwm=pwm2
        self.rudder_value = 0
        self.acc_value = 0
        
    def accelerator(self,rate_left=1,rate_right=1):
        '''速度(油門)控制'''
        #rate_left為向左偏移行進時,降低左邊輪的速度
        #rate_right為向右偏移行進時,降低右邊輪的速度
        self.smpcar.changespeed(self.ENA_pwm,self.acc_value * rate_left)
        self.smpcar.changespeed(self.ENB_pwm,self.acc_value * rate_right)
    
    def leftTurn(self):
        '''原地左轉彎'''
        self.smpcar.counter_clockwise(self.smpcar.IN1,self.smpcar.IN2) #左邊車輪后退
        self.smpcar.clockwise(self.smpcar.IN3,self.smpcar.IN4) #右邊車輪前進
        
    def rightTurn(self):
        '''原地右轉彎'''
        self.smpcar.clockwise(self.smpcar.IN1,self.smpcar.IN2)
        self.smpcar.counter_clockwise(self.smpcar.IN3,self.smpcar.IN4)

    def forward(self):
        '''直線前進'''
        self.smpcar.clockwise(self.smpcar.IN1,self.smpcar.IN2)
        self.smpcar.clockwise(self.smpcar.IN3,self.smpcar.IN4)
    
    def reverse(self):
        '''直線后退'''
        self.smpcar.counter_clockwise(self.smpcar.IN1,self.smpcar.IN2)
        self.smpcar.counter_clockwise(self.smpcar.IN3,self.smpcar.IN4)
       
    def brake(self):
        '''剎車'''
        self.smpcar.stop_car(self.smpcar.IN1,self.smpcar.IN2)
        self.smpcar.stop_car(self.smpcar.IN3,self.smpcar.IN4)

??第4步: 編寫SBUS信號接收解析模塊,文件名為sbus_receiver_pi.py,與樹莓派基礎實驗39:解析無線電接收機PWM、SBUS信號中的Python2程序有所不同,下面的程序在Python3中運行,并標注了兩者的不同之處。
sbus_receiver_pi.py:

#!/usr/bin/env python
#-*- coding: utf-8 -*-
#本模塊只含SBUSReceiver()一個類,用于獲取和解析遙控器接收機的SBUS輸出信號
#并能返回每個通道的數值,遙控器的failsafe信號狀態,每次獲得數據幀的長度和這次數據的延遲時間

#import array #python2運行時需要,array模塊是python中實現的一種高效的數組存儲類型
import serial #serial模塊封裝了對串行端口的訪問
#import binascii #python2運行時需要,binascii模塊包含很多在二進制和ASCII編碼的二進制表示轉換的方法
#import codecs #python2運行時需要,Python中專門用作編碼轉換的模塊
import time

class SBUSReceiver():
    def __init__(self, _uart_port='/dev/ttyAMA0'):

        #初始化樹莓派串口參數
        self.ser = serial.Serial(
            port=_uart_port,            #樹莓派的硬件串口/dev/ttyAMA0
            baudrate = 100000,          #波特率為100k
            parity=serial.PARITY_EVEN,  #偶校驗
            stopbits=serial.STOPBITS_TWO,#2個停止位
            bytesize=serial.EIGHTBITS,   #8個數據位
            timeout = 0,
        )

        # 常數
        #這里注意:Python2 與Python3 的編碼方式是不同的
        #self.START_BYTE = b'\x0f'   #python2運行時用這句,起始字節為0x0f
        #self.END_BYTE = b'\x00'     #python2運行時用這句,結束字節為0x00
        self.START_BYTE = 0x0f  #python3運行時用這句,起始字節為0x0f
        self.END_BYTE = 0x00    #python3運行時用這句,結束字節為0x00
        self.SBUS_FRAME_LEN = 25    #SBUS幀有25個字節
        self.SBUS_NUM_CHAN = 18     #18個通道
        self.OUT_OF_SYNC_THD = 10
        self.SBUS_NUM_CHANNELS = 18 #18個通道
        self.SBUS_SIGNAL_OK = 0     #信號正常為0
        self.SBUS_SIGNAL_LOST = 1       #信號丟失為1
        self.SBUS_SIGNAL_FAILSAFE = 2   #輸出failsafe信號時為2

        # 堆棧變量初始化
        self.isReady = True
        self.lastFrameTime = 0
        self.sbusBuff = bytearray(1)  # 用于同步的單個字節
        
        #bytearray(n) 方法返回一個長度為n的初始化數組;
    '''這里Python2與Python3存儲數據的編碼格式會不同'''
        self.sbusFrame = bytearray(25)  # 單個SBUS數據幀,25個字節
        
        # 接收到的各頻道值,前面的Python2中使用了數組
        #self.sbusChannels = array.array('H', [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0])  
        #array.array(typecode,[initializer]) --typecode:元素類型代碼;initializer:初始化器,若數組為空,則省略初始化器
        # 接收到的各頻道值,Python3中這里也可以使用列表
        self.sbusChannels = [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
        self.failSafeStatus = self.SBUS_SIGNAL_FAILSAFE

    def get_rx_channels(self):
        """
        用于讀取最后的SBUS通道值
        返回:由18個無符號短元素組成的數組,包含16個標準通道值+ 2個數字(ch17和18)
        """
        return self.sbusChannels

    def get_rx_channel(self, num_ch):
        """
        用于讀取最后的SBUS某一特定通道的值
        num_ch: 要讀取的某個通道的通道序號
        返回:某一通道的值
        """
        return self.sbusChannels[num_ch]

    def get_failsafe_status(self):
        """
        用于獲取最后的FAILSAFE狀態
        返回: FAILSAFE狀態值
        """
        return self.failSafeStatus

    def decode_frame(self):
        """
        對每幀數據進行解碼,每個通道的值在兩個或三個不同的字節之間,要讀取出來很麻煩
        不過futaba已經發布了下面的解碼代碼
        """
        def toInt(_from):
            #encode() 方法以指定的編碼格式編碼字符串。
            #int() 函數用于將一個字符串或數字轉換為整型。
            
            #return int(codecs.encode(_from, 'hex'), 16) #Python2中要使用這句,轉換編碼格式
            return _from      #Python3中要使用這句,即不用轉換編碼格式
            
        #CH1 = [data2]的低3位 + [data1]的8位(678+12345678 = 678,12345678)
        self.sbusChannels[0]  = ((toInt(self.sbusFrame[1])      |toInt(self.sbusFrame[2])<<8)                                   & 0x07FF);
        #CH2 = [data3]的低6位 + [data2]的高5位(345678+12345 = 345678,12345 )
        self.sbusChannels[1]  = ((toInt(self.sbusFrame[2])>>3   |toInt(self.sbusFrame[3])<<5)                                   & 0x07FF);
        #CH3 = [data5]的低1位 + [data4]的8位 + [data3]的高2位(8+12345678+12 = 8,12345678,12)
        self.sbusChannels[2]  = ((toInt(self.sbusFrame[3])>>6   |toInt(self.sbusFrame[4])<<2 |toInt(self.sbusFrame[5])<<10)     & 0x07FF);
        self.sbusChannels[3]  = ((toInt(self.sbusFrame[5])>>1   |toInt(self.sbusFrame[6])<<7)                                   & 0x07FF);
        self.sbusChannels[4]  = ((toInt(self.sbusFrame[6])>>4   |toInt(self.sbusFrame[7])<<4)                                   & 0x07FF);
        self.sbusChannels[5]  = ((toInt(self.sbusFrame[7])>>7   |toInt(self.sbusFrame[8])<<1 |toInt(self.sbusFrame[9])<<9)      & 0x07FF);
        self.sbusChannels[6]  = ((toInt(self.sbusFrame[9])>>2   |toInt(self.sbusFrame[10])<<6)                                  & 0x07FF);
        self.sbusChannels[7]  = ((toInt(self.sbusFrame[10])>>5  |toInt(self.sbusFrame[11])<<3)                                  & 0x07FF);
        self.sbusChannels[8]  = ((toInt(self.sbusFrame[12])     |toInt(self.sbusFrame[13])<<8)                                  & 0x07FF);
        self.sbusChannels[9]  = ((toInt(self.sbusFrame[13])>>3  |toInt(self.sbusFrame[14])<<5)                                  & 0x07FF);
        self.sbusChannels[10] = ((toInt(self.sbusFrame[14])>>6  |toInt(self.sbusFrame[15])<<2|toInt(self.sbusFrame[16])<<10)    & 0x07FF);
        self.sbusChannels[11] = ((toInt(self.sbusFrame[16])>>1  |toInt(self.sbusFrame[17])<<7)                                  & 0x07FF);
        self.sbusChannels[12] = ((toInt(self.sbusFrame[17])>>4  |toInt(self.sbusFrame[18])<<4)                                  & 0x07FF);
        self.sbusChannels[13] = ((toInt(self.sbusFrame[18])>>7  |toInt(self.sbusFrame[19])<<1|toInt(self.sbusFrame[20])<<9)     & 0x07FF);
        self.sbusChannels[14] = ((toInt(self.sbusFrame[20])>>2  |toInt(self.sbusFrame[21])<<6)                                  & 0x07FF);
        self.sbusChannels[15] = ((toInt(self.sbusFrame[21])>>5  |toInt(self.sbusFrame[22])<<3)                                  & 0x07FF);

        #17頻道,第24字節的最低一位
        if toInt(self.sbusFrame[23])  & 0x0001 :
            self.sbusChannels[16] = 2047
        else:
            self.sbusChannels[16] = 0
        #18頻道,第24字節的低第二位,所以要右移一位
        if (toInt(self.sbusFrame[23]) >> 1) & 0x0001 :
            self.sbusChannels[17] = 2047
        else:
            self.sbusChannels[17] = 0

        #幀丟失位為1時,第24字節的低第三位,與0x04進行與運算
        self.failSafeStatus = self.SBUS_SIGNAL_OK
        if toInt(self.sbusFrame[23]) & (1 << 2):
            self.failSafeStatus = self.SBUS_SIGNAL_LOST
        #故障保護激活位為1時,第24字節的低第四位,與0x08進行與運算   
        if toInt(self.sbusFrame[23]) & (1 << 3):
            self.failSafeStatus = self.SBUS_SIGNAL_FAILSAFE


    def update(self):
        """
        我們需要至少2幀大小,以確保找到一個完整的幀
        所以我們取出所有的緩存(清空它),讀取全部數據,直到捕獲新的數據
        首先找到END BYTE并向后查找SBUS_FRAME_LEN,看看它是否是START BYTE
        """

        #我們是否有足夠的數據在緩沖區和有沒有線程在后臺?
        if self.ser.inWaiting() >= self.SBUS_FRAME_LEN*2 and self.isReady: #inWaiting()返回接收緩存中的字節數
            self.isReady = False    #表明有線程在運行,isReady = False
            
            # 讀取所有臨時幀數據
            tempFrame = self.ser.read(self.ser.inWaiting())
            # 在緩沖區幀的每個字符中,我們尋找結束字節
            for end in range(0, self.SBUS_FRAME_LEN):
                #尋找結束字節,從后向前查找
                if tempFrame[len(tempFrame)-1-end] == self.END_BYTE :
                    #從最后的命中點減去SBUS_FRAME_LEN尋找起始字節
                    if tempFrame[len(tempFrame)-end-self.SBUS_FRAME_LEN] == self.START_BYTE :
                        # 如果相等,則幀數據正確,數據以8E2包到達,因此它已經被校驗過
                        # 從臨時幀數據中取出剛驗證正確的一段正確幀數據
                        lastUpdate = tempFrame[len(tempFrame)-end-self.SBUS_FRAME_LEN:len(tempFrame)-1-end]
                        if not self.sbusFrame == lastUpdate: #相等即表示沒有操作,不用再次解碼
                            self.sbusFrame = lastUpdate
                            self.decode_frame() #調用解碼函數

                        self.lastFrameTime = time.time() # 跟蹤最近的更新時間
                        self.isReady = True
                        break

if __name__ == '__main__':

    sbus = SBUSReceiver('/dev/ttyAMA0')

    while True:
        time.sleep(0.005)

        # X8R的SBUS信號是間隔6ms發送一次,一次持續發送3ms;
        # 不要調用sbus.update()太快,如果sbus.ser.inWaiting()>50,且增長很多,可以調用sbus.update()快點,即time.sleep()延遲短點;
        # 如果sbus.ser.inWaiting()<50,可以調用sbus.update()慢點,即time.sleep()延遲長點;
        sbus.update()

        #在您的代碼中,您可以調用sbus.get_rx_channels()來獲取所有數據,或者調用sbus.get_rx_channels()[n]來獲取第n個通道的值;
        #或get_rx_channel(self, num_ch)來獲得第num_ch個通道的值;
        print(sbus.get_failsafe_status(), sbus.get_rx_channels(), str(sbus.ser.inWaiting()).zfill(4) , (time.time()-sbus.lastFrameTime))
        #str() 函數將對象轉化為適于人閱讀的形式,將指定的值轉換為字符串。
        #zfill() 方法返回指定長度的字符串,原字符串右對齊,前面填充0。
        #(time.time()-sbus.lastFrameTime)用于展示得到最近這次數據的延遲

??第5步: 編寫樹莓派智能小車的主程序,文件名為smartcar.py,將這4個Python文件放入一個文件夾后,只運行本文件就可以了。
smartcar.py:

#!/usr/bin/env python
#-*- coding: utf-8 -*-
#本模塊為樹莓派小車的主程序
from motor_4w import SMPcar
from sbus_receiver_pi import SBUSReceiver
from moving_control import MovingControl
import time

try:
    sbus_receiver = SBUSReceiver('/dev/ttyAMA0') #初始化實例
    smp_car = SMPcar() #初始化實例
    smp_car.setGPIO()  #初始化引腳
    
    ENA_pwm = smp_car.pwm(smp_car.ENA) #初始化使能信號PWM,A為左邊車輪
    ENB_pwm = smp_car.pwm(smp_car.ENB) #初始化使能信號PWM,B為右邊車輪
    
    smartcar = MovingControl(smp_car,ENA_pwm,ENB_pwm)  ##初始化實例
    
    acc_value_sbus = 172  #3通道,即油門的值,最低時為172
    while True:
        time.sleep(0.005)
        sbus_receiver.update() #獲取一個完整的幀數據
            
        aileron_value = sbus_receiver.get_rx_channel(0) #1通道為副翼通道,這里控制車原地轉向
        elevator_value = sbus_receiver.get_rx_channel(1)#2通道為升降舵通道,這里控制車前進后退
        smartcar.rudder_value = sbus_receiver.get_rx_channel(3)#4通道為方向舵通道,這里控制車左右偏移行進
            
        if sbus_receiver.get_rx_channel(2):
            acc_value_sbus = sbus_receiver.get_rx_channel(2) #3通道為油門通道,這里控制車速度
        #將172~1811的油門通道值轉換為0~100的占空比信號,
        smartcar.acc_value = int(100*(acc_value_sbus-172)/(1811-172))
           
        if 970 < smartcar.rudder_value < 1100: #沒有左右偏移時,中間值為992,但遙控器微調時會有上下浮動
            smartcar.accelerator()
        elif smartcar.rudder_value >=1100:      #向右偏移行進時
            rate_right = (1811.0 - smartcar.rudder_value)/(1811-1100) 
            #最大值一般為1811,這里使用浮點類型,所以一定要使用1811.0
            smartcar.accelerator(1,rate_right)
            
        elif smartcar.rudder_value <=970:       #向左偏移行進時
            rate_left = (smartcar.rudder_value - 172.0)/(970-172)  
            #最小值為172,這里使用浮點類型,所以一定要使用172.0
            smartcar.accelerator(rate_left,1)
        print(elevator_value,smartcar.acc_value,aileron_value,smartcar.rudder_value)#測試數據用
            
        if aileron_value >= 1100:  #原地左轉彎
            smartcar.leftTurn()
        elif aileron_value <= 970: #原地右轉彎
            smartcar.rightTurn()
        else : 
            smartcar.brake()       #停車
                
        if elevator_value >=1100:  #前進
            smartcar.forward()
        elif elevator_value <=970: #后退
            smartcar.reverse()
                                   #循環最后,這里不能再用停車了
except KeyboardInterrupt:  
    smp_car.destroy(ENA_pwm,ENB_pwm)
finally:
    smp_car.destroy(ENA_pwm,ENB_pwm)

操控演示視頻:
https://www.bilibili.com/video/BV1Q5411L75a/

最近太忙,這篇文章拖了很久才完成,當中克服了一個個不懂的技術難點和BUG,不過終于實現了遙控小車的想法,成功將無線電遙控和樹莓派結合起來。

辛苦是值得的,學到不少東西,后面將陸續把各種傳感器加入進來,實現智能化。

這個項目的代碼90%是我原創瞎寫的,有需要參考的同學可以下載:
樹莓派智能小車項目python源代碼下載

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