编写小车控制程序

小车控制程序主要分为两部分，小车控制程序和远程遥控程序。小车控制程序用来控制前进、后退、左传弯、右转弯、停止等动作。而远程遥控程序用来遥控小车，可以在电脑端控制，但是不太方便。还有一种选择是可以通过手机遥控小车，可以通过蓝牙通信实现。如果你看到了源代码，就会发现小车程序非常简单易懂。

下面先介绍小车控制部分，还记得上一节介绍的如何通过树莓派GPIO输出信号控制控制小车运动方式吗？

通过给GPIO 13, 15输出高电平，配合GPIO 31、33、35、 37端口高或低电平，可以控制小车运动起来。通过给GPIO 13、15输出低电平，可以让小车停下来。小车的速度是通过频率和占空比2个参数控制的，其中频率是指高电平脉冲波动的频率，占空比是指一个波动周期中高电平的时长占比。

如下图所示，3.3V是高电平，0V是低电平，图中3个高电平脉冲频率是一样的，占空比第一个最小，第三个最大。不能理解输出的高电平脉冲，频率越高、占空比越大，则小车动力动力越大，跑得也越快。

但是这两个参数的值都要设定在合理范围内，超过合理范围是不生效的。占空比因为是百分比，所以范围是[0.0, 100.0]，频率值可以在具体调试过程中，找到相对比较合理的范围值。下面给出小车控制程序。

import time
import RPi.GPIO as GPIO

GPIO.setmode(GPIO.BOARD) # 设置针脚编号模式为1～40顺序编号
GPIO.setwarnings(False) 

########电机驱动接口定义#################
ENA = 13    # L298使能A
ENB = 15    # L298使能B
IN1 = 31    # 电机接口1
IN2 = 33    # 电机接口2
IN3 = 35    # 电机接口3
IN4 = 37    # 电机接口4

frequency = 30 # 高电平脉冲频率
dc = 50 # 占空比，高电平时间占比

#########电机初始化为LOW#################
GPIO.setup(ENA, GPIO.OUT, initial=GPIO.LOW)
ENA_pwm = GPIO.PWM(ENA, frequency)
ENA_pwm.start(0)
ENA_pwm.ChangeDutyCycle(dc)
GPIO.setup(IN1, GPIO.OUT, initial=GPIO.LOW)
GPIO.setup(IN2, GPIO.OUT, initial=GPIO.LOW)

GPIO.setup(ENB, GPIO.OUT, initial=GPIO.LOW)
ENB_pwm = GPIO.PWM(ENB, frequency)
ENB_pwm.start(0)
ENB_pwm.ChangeDutyCycle(dc)
GPIO.setup(IN3, GPIO.OUT, initial=GPIO.LOW)
GPIO.setup(IN4, GPIO.OUT, initial=GPIO.LOW)

def Motor_Forward():
    print( 'motor forward' )
    GPIO.output(ENA, True)
    GPIO.output(ENB, True)
    GPIO.output(IN1, False)
    GPIO.output(IN2, True)
    GPIO.output(IN3, False)
    GPIO.output(IN4, True)

def Motor_Backward():
    print( 'motor_backward' )
    GPIO.output(ENA, True)
    GPIO.output(ENB, True)
    GPIO.output(IN1, True)
    GPIO.output(IN2, False)
    GPIO.output(IN3, True)
    GPIO.output(IN4, False)

def Motor_TurnLeft():
    print( 'motor_turnleft' )
    GPIO.output(ENA, True)
    GPIO.output(ENB, True)
    GPIO.output(IN1, True)
    GPIO.output(IN2, False)
    GPIO.output(IN3, False)
    GPIO.output(IN4, True)

def Motor_TurnRight():
    print( 'motor_turnright' )
    GPIO.output(ENA, True)
    GPIO.output(ENB, True)
    GPIO.output(IN1, False)
    GPIO.output(IN2, True)
    GPIO.output(IN3, True)
    GPIO.output(IN4, False)

def Motor_Stop():
    print( 'motor_stop' )
    GPIO.output(ENA, False)
    GPIO.output(ENB, False)
    GPIO.output(IN1, False)
    GPIO.output(IN2, False)
    GPIO.output(IN3, False)
    GPIO.output(IN4, False)

程序整体逻辑非常简洁易懂，可以参考注释。然后现在安装下树莓派蓝牙相关软件。

sudo apt-get install pi-bluetooth bluez bluez-firmware blueman
sudo apt-get install libbluetooth-dev
sudo reboot
pip install pybluez

查看下蓝牙服务是否正常。

systemctl status bluetooth

修改下面的配置

sudo vi /lib/systemd/system/bluetooth.service

把

ExecStart=/usr/lib/bluetooth/bluetoothd

改为

ExecStart=/usr/lib/bluetooth/bluetoothd -C

刚刚修改的地方下面增加一行

ExecStartPost=/usr/bin/sdptool add SP

重启蓝牙服务

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart bluetooth

使树莓派蓝牙可被手机扫描到

sudo hciconfig hci0 piscan

接下来编写小车蓝牙通信代码，这样就可以通过手机蓝牙和小车配对，并连接上小车进行操控，下面给出相关代码。

import bluetooth
##########蓝牙连接接收命令##################
server_sock=bluetooth.BluetoothSocket( bluetooth.RFCOMM )

port = 1
server_sock.bind(('', port))
server_sock.listen(1)

# 只有一个客户端可以连接上，并控制小车
# 小车进程不会退出，直到主动kill进程
while True:

    print('ready accept connection...')

    # 接受客户端连接
    client_sock, address = server_sock.accept()
    print('Accepted connection from ', address)

    while True:
        try:
            # 读取命令字符
            action = int ( client_sock.recv(1024) )
            print('received action [%s]' % action)

            # 控制小车执行命令
            if action == 1:       # 前进
                Motor_Forward()
            elif action == 2:     # 后退
                Motor_Backward()
            elif action == 3:     # 左转
                Motor_TurnLeft()
                time.sleep(0.05)
                Motor_Stop()
            elif action == 4:     # 右转
                Motor_TurnRight()
                time.sleep(0.05)
                Motor_Stop()
            elif action == 5:     # 停止
                Motor_Stop()
            elif action == 6:     # clockwise circle
                Motor_TurnRight()
            elif action == 7:     # anti-clockwise circle
                Motor_TurnLeft()
            else:                 # 未知命令，小车停止
                Motor_Stop()
        except:

            # 遇到意外，小车停止，断开蓝牙连接
            print('except...')
            Motor_Stop()
            break

        #finally:

    # 断开客户端连接
    client_sock.close()
    print('close connection from ', address)

蓝牙通信暂时采用的是经典蓝牙RFCOMM协议，目前来说足够用了。找个Android手机和小车进行蓝牙配对，然后在Android手机上装个蓝牙串口App，就可以连接上小车进行远程遥控了。通过手机端蓝牙串口发送相应指令(上面代码指令为数字1～7，命令可以自定义)，小车控制程序接收到就会执行相应指令控制小车运动。

小车控制代码部署到小车上面，就可以调试小车功能了，调整完毕后可以让小车控制程序开机自启动，这样打开小车后，手机就可以连接上来进行遥控了。

ssh登录上小车，输入

$crontab -e

添加下面一行，退出保存，重启树莓派

@reboot cd /home/pi/pywork/works/car; python3 car.py &

OK，现在小车控制程序已经调试并部署完成了，给小车锂电池组和充电宝充好点，带上小车到附近广场测试一番吧！