樹莓派綜合項(xiàng)目2:智能小車(三)無(wú)線電遙控

一把兔、介紹

??閱讀本篇文章前建議先參考前期文章:
??樹莓派基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)34:L298N模塊驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)
??樹莓派綜合項(xiàng)目2:智能小車(一)四輪驅(qū)動(dòng)
??樹莓派綜合項(xiàng)目2:智能小車(二)tkinter圖形界面控制
??《智能小車(一)四輪驅(qū)動(dòng)》中,實(shí)現(xiàn)了代碼輸入對(duì)四個(gè)電機(jī)的簡(jiǎn)單控制蚀同∠韬幔《智能小車(二)tkinter圖形界面控制》中读跷,實(shí)現(xiàn)了本地圖形界面控制小車的前進(jìn)后退、轉(zhuǎn)向和原地轉(zhuǎn)圈禾唁。

??本實(shí)驗(yàn)中將使用無(wú)線電遙控設(shè)備控制小車的前進(jìn)后退效览、轉(zhuǎn)向和原地轉(zhuǎn)圈无切。使用傳統(tǒng)無(wú)線電通信設(shè)備通信仍然是非常重要的通信方式,比如無(wú)線電臺(tái)丐枉、對(duì)講機(jī)哆键,航模、車模瘦锹、船模遙控等等籍嘹。與手機(jī)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、WIFI連接相比弯院,無(wú)線電連接有它獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)辱士,遙控距離遠(yuǎn),實(shí)時(shí)性好听绳,操作靈活颂碘,不受網(wǎng)絡(luò)信號(hào)限制。

??其它基礎(chǔ)內(nèi)容可以參考文集:樹莓派基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)辫红。

二凭涂、組件

★Raspberry Pi 3 B+全套*1

★睿思凱Frsky XM+ 迷你接收機(jī)*1

★電平反向器模塊*1

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

★L(fēng)298N擴(kuò)展板模塊*1

★智能小車底板模塊*1

★減速電機(jī)和車輪*4

★跳線若干

三、實(shí)驗(yàn)原理

本實(shí)驗(yàn)中使用的遙控系統(tǒng)可以自行選擇其它品牌的產(chǎn)品贴妻,如國(guó)產(chǎn)的天地飛還不錯(cuò)。

睿思凱Frsky Taranis X9D PLUS SE2019遙控器

這里的遙控器就是像電視機(jī)遙控器蝙斜、空調(diào)遙控器一樣可以不用接觸到被控設(shè)備名惩,而通過(guò)一個(gè)手持器件,使用無(wú)線電與被控設(shè)備進(jìn)行通信孕荠,從而達(dá)到對(duì)設(shè)備的控制娩鹉。

遙控器想到達(dá)到與小車通信的功能需要有兩部分配合完成。即:發(fā)射器(遙控器)與接收機(jī)稚伍。遙控器上的控制桿轉(zhuǎn)為無(wú)線電波發(fā)送給接收機(jī)弯予,而接收機(jī)通過(guò)接收無(wú)線電波,讀取遙控器上控制桿的讀數(shù)个曙,并轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)發(fā)送到樹莓派中锈嫩。

接收機(jī)輸出兩種信號(hào),一種是模擬信號(hào)PWM垦搬,一種是SBUS數(shù)字信號(hào)呼寸。

Frsky XM+接收機(jī)
Frsky XM+ 參數(shù)

由于每一路遙控器通道都需要一個(gè)PWM采集器進(jìn)行采集,但是對(duì)于樹莓派來(lái)說(shuō)不可能使用多個(gè)定時(shí)器來(lái)采集多個(gè)通道的PWM猴贰,這對(duì)于樹莓派的GPIO端口資源來(lái)說(shuō)十分浪費(fèi)对雪,因此我采用的就是SBUS信號(hào),可以在一個(gè)管腳中傳輸多路控制信號(hào)米绕。

S-BUS其實(shí)是一種串口通信協(xié)議瑟捣,采用100000的波特率馋艺,數(shù)據(jù)位點(diǎn)8bits,停止位點(diǎn)2bits迈套,偶效驗(yàn)捐祠,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(jī)的SBUS輸出信號(hào)交汤,解析出每路通道的控制信號(hào)雏赦,進(jìn)而控制小車行進(jìn)。

但是S-BUS采用的是反向電平傳輸芙扎,也就是說(shuō)星岗,在S-BUS的發(fā)送端高低電平是反向的,協(xié)議中的所有高電平都被轉(zhuǎn)換成低電平戒洼,協(xié)議中的所有低電平都被轉(zhuǎn)換成高電平俏橘。所以在S-BUS的接收端需要增加一個(gè)高低電平反向器來(lái)進(jìn)行電平反轉(zhuǎn)。


電平反相器

關(guān)于解析無(wú)線電接收機(jī)PWM圈浇、SBUS信號(hào)的更詳細(xì)內(nèi)容寥掐,請(qǐng)參考樹莓派基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)39:解析無(wú)線電接收機(jī)PWM、SBUS信號(hào)磷蜀。

四召耘、實(shí)驗(yàn)步驟

??第1步: 連接電路。在樹莓派綜合項(xiàng)目2:智能小車(一)四輪驅(qū)動(dòng)中的接線基礎(chǔ)上褐隆,接入電平反向器污它、無(wú)線電接收機(jī)。

樹莓派(name) 樹莓派(BOARD) L298N小車擴(kuò)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(fù)極

關(guān)于這里樹莓派GND庶弃、L298N小車擴(kuò)展板的電池組供電負(fù)極相連衫贬,是特殊情況下的情況,經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn):
如果樹莓派用的是充電頭供電歇攻,而L298N擴(kuò)展板用的是電池組供電固惯,這兩個(gè)負(fù)極必須相連,否則馬達(dá)不動(dòng)缴守。
如果樹莓派用的是L298N擴(kuò)展板接出來(lái)的5V供電葬毫,即兩者同一個(gè)電源,則這里不用連接斧散。

L298N小車擴(kuò)展板 電池組 樹莓派 電壓表頭 馬達(dá)
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(wú)線電接收機(jī)
A6 SBUS_OUT
RXD 10 B6
3.3V 1 VCC
0V 9 GND
5V 2 VCC
0V 14 GND

這里也要注意供常,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鸡捐,若反向后接收的信號(hào)需要是5V栈暇,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)箍镜,電壓更高源祈,能給樹莓派提供更穩(wěn)定的電源煎源,動(dòng)力性也更好,效果非常不錯(cuò)香缺。

??第2步: 編寫電機(jī)的驅(qū)動(dòng)程序手销,文件名為motor_4w.py。與樹莓派綜合項(xiàng)目2:智能小車(一)四輪驅(qū)動(dòng)中的程序完全相同图张。

??該車的行進(jìn)控制與履帶車的行進(jìn)控制類似:

前進(jìn)和后退很簡(jiǎn)單锋拖,左右兩邊的方向都朝前或朝后,速度一致祸轮;
原地順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)兽埃,左邊輪子前進(jìn),右邊輪子后退适袜,速度一致柄错;
原地逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí),左邊輪子后退苦酱,右邊輪子前進(jìn)售貌,速度一致;
偏左前進(jìn)時(shí)疫萤,左右兩邊的方向都朝前颂跨,左輪速度比右輪速度慢一點(diǎn);
偏右前進(jìn)時(shí)扯饶,左右兩邊的方向都朝前毫捣,左輪速度比右輪速度快一點(diǎn);
偏左后退時(shí)帝际,左右兩邊的方向都朝后,左輪速度比右輪速度慢一點(diǎn)饶辙;
偏右后退時(shí)蹲诀,左右兩邊的方向都朝后,左輪速度比右輪速度快一點(diǎn)弃揽;

motor_4w.py:

#!/usr/bin/env python
#-*- coding: utf-8 -*-
#本模塊只含SMPcar()一個(gè)類脯爪,用于樹莓派對(duì)電機(jī)信號(hào)的控制
#通過(guò)GPIO輸出信號(hào),直接對(duì)某個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向矿微、速度進(jìn)行控制

import RPi.GPIO as GPIO

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

    GPIO.setwarnings(False) #關(guān)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(diào)制)涌矢,返回PWM對(duì)象'''
        EN_pwm = GPIO.PWM(pwm, 500)
        EN_pwm.start(0)
        return EN_pwm

    def changespeed(self,pwm,speed):
        '''通過(guò)改變占空比改變馬達(dá)轉(zhuǎn)速'''
        pwm.ChangeDutyCycle(speed)
    
    def clockwise(self,in1_pin,in2_pin):
        '''馬達(dá)順時(shí)針轉(zhuǎn)的信號(hào)'''
        GPIO.output(in1_pin, 1)
        GPIO.output(in2_pin, 0)
 
    def counter_clockwise(self,in1_pin,in2_pin):
        '''馬達(dá)逆時(shí)針轉(zhuǎn)的信號(hào)'''
        GPIO.output(in1_pin, 0)
        GPIO.output(in2_pin, 1)
    
    def stop_car(self,in1_pin,in2_pin):
        '''馬達(dá)制動(dòng)的信號(hào)'''
        GPIO.output(in1_pin, 0)
        GPIO.output(in2_pin, 0)
     #使能信號(hào)為低電平掖举,或者高電平(占空比設(shè)為100,IN1和IN2都為0或1時(shí))馬達(dá)制動(dòng)
        
    def destroy(self,A,B):
        '''結(jié)束程序時(shí)清空GPIO狀態(tài)'''
        A.stop()
        B.stop()
        GPIO.cleanup()    # Release resource


if __name__ == '__main__':     # 本模塊單獨(dú)測(cè)試時(shí)運(yùn)行使用

    try:
        smpcar = SMPcar() #創(chuàng)建樹莓派小車對(duì)象
        smpcar.setGPIO()  #初始化引腳

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

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

            # 通過(guò)輸入的兩位數(shù)字設(shè)置占空比藕溅,改變馬達(dá)轉(zhuǎn)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(jìn)控制模塊,文件名為moving_control.py继榆,設(shè)計(jì)小車的移動(dòng)行為巾表,方向控制分為:原地左轉(zhuǎn)彎、原地右轉(zhuǎn)彎略吨、直線前進(jìn)集币、直線后退、剎車晋南,而向前左偏移開進(jìn)或右偏移開進(jìn)等惠猿,由左右兩邊不同的速度(油門)來(lái)控制。
moving_control.py:

#-*- coding: utf-8 -*-
#本模塊只含MovingControl()一個(gè)類负间,針對(duì)遙控器的控制方式偶妖,設(shè)計(jì)小車的移動(dòng)行為
#方向控制分為:原地左轉(zhuǎn)彎、原地右轉(zhuǎn)彎政溃、直線前進(jìn)趾访、直線后退、剎車
#而向前左偏移開進(jìn)或右偏移開進(jìn)等董虱,由左右兩邊不同的速度(油門)來(lái)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(jìn)時(shí)扼鞋,降低左邊輪的速度
        #rate_right為向右偏移行進(jìn)時(shí),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(zhuǎn)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(jìn)
        
    def rightTurn(self):
        '''原地右轉(zhuǎn)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(jìn)'''
        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(hào)接收解析模塊愤诱,文件名為sbus_receiver_pi.py云头,與樹莓派基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)39:解析無(wú)線電接收機(jī)PWM、SBUS信號(hào)中的Python2程序有所不同淫半,下面的程序在Python3中運(yùn)行溃槐,并標(biāo)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(gè)類科吭,用于獲取和解析遙控器接收機(jī)的SBUS輸出信號(hào)
#并能返回每個(gè)通道的數(shù)值昏滴,遙控器的failsafe信號(hào)狀態(tài),每次獲得數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度和這次數(shù)據(jù)的延遲時(shí)間

#import array #python2運(yùn)行時(shí)需要对人,array模塊是python中實(shí)現(xiàn)的一種高效的數(shù)組存儲(chǔ)類型
import serial #serial模塊封裝了對(duì)串行端口的訪問(wèn)
#import binascii #python2運(yùn)行時(shí)需要谣殊,binascii模塊包含很多在二進(jìn)制和ASCII編碼的二進(jìn)制表示轉(zhuǎn)換的方法
#import codecs #python2運(yùn)行時(shí)需要,Python中專門用作編碼轉(zhuǎn)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(shù)
        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(yàn)
            stopbits=serial.STOPBITS_TWO,#2個(gè)停止位
            bytesize=serial.EIGHTBITS,   #8個(gè)數(shù)據(jù)位
            timeout = 0,
        )

        # 常數(shù)
        #這里注意:Python2 與Python3 的編碼方式是不同的
        #self.START_BYTE = b'\x0f'   #python2運(yùn)行時(shí)用這句牺弄,起始字節(jié)為0x0f
        #self.END_BYTE = b'\x00'     #python2運(yùn)行時(shí)用這句姻几,結(jié)束字節(jié)為0x00
        self.START_BYTE = 0x0f  #python3運(yùn)行時(shí)用這句,起始字節(jié)為0x0f
        self.END_BYTE = 0x00    #python3運(yùn)行時(shí)用這句,結(jié)束字節(jié)為0x00
        self.SBUS_FRAME_LEN = 25    #SBUS幀有25個(gè)字節(jié)
        self.SBUS_NUM_CHAN = 18     #18個(gè)通道
        self.OUT_OF_SYNC_THD = 10
        self.SBUS_NUM_CHANNELS = 18 #18個(gè)通道
        self.SBUS_SIGNAL_OK = 0     #信號(hào)正常為0
        self.SBUS_SIGNAL_LOST = 1       #信號(hào)丟失為1
        self.SBUS_SIGNAL_FAILSAFE = 2   #輸出failsafe信號(hào)時(shí)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(gè)字節(jié)
        
        #bytearray(n) 方法返回一個(gè)長(zhǎng)度為n的初始化數(shù)組鲜棠;
    '''這里Python2與Python3存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的編碼格式會(huì)不同'''
        self.sbusFrame = bytearray(25)  # 單個(gè)SBUS數(shù)據(jù)幀肌厨,25個(gè)字節(jié)
        
        # 接收到的各頻道值,前面的Python2中使用了數(shù)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:元素類型代碼豁陆;initializer:初始化器柑爸,若數(shù)組為空,則省略初始化器
        # 接收到的各頻道值盒音,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(gè)無(wú)符號(hào)短元素組成的數(shù)組表鳍,包含16個(gè)標(biāo)準(zhǔn)通道值+ 2個(gè)數(shù)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(gè)通道的通道序號(hào)
        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(tài)
        返回: FAILSAFE狀態(tài)值
        """
        return self.failSafeStatus

    def decode_frame(self):
        """
        對(duì)每幀數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼,每個(gè)通道的值在兩個(gè)或三個(gè)不同的字節(jié)之間祥诽,要讀取出來(lái)很麻煩
        不過(guò)futaba已經(jīng)發(fā)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譬圣。
            #int() 函數(shù)用于將一個(gè)字符串或數(shù)字轉(zhuǎn)換為整型。
            
            #return int(codecs.encode(_from, 'hex'), 16) #Python2中要使用這句雄坪,轉(zhuǎn)換編碼格式
            return _from      #Python3中要使用這句厘熟,即不用轉(zhuǎn)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(jié)的最低一位
        if toInt(self.sbusFrame[23])  & 0x0001 :
            self.sbusChannels[16] = 2047
        else:
            self.sbusChannels[16] = 0
        #18頻道维哈,第24字節(jié)的低第二位绳姨,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(shí),第24字節(jié)的低第三位阔挠,與0x04進(jìn)行與運(yùn)算
        self.failSafeStatus = self.SBUS_SIGNAL_OK
        if toInt(self.sbusFrame[23]) & (1 << 2):
            self.failSafeStatus = self.SBUS_SIGNAL_LOST
        #故障保護(hù)激活位為1時(shí)飘庄,第24字節(jié)的低第四位,與0x08進(jìn)行與運(yùn)算   
        if toInt(self.sbusFrame[23]) & (1 << 3):
            self.failSafeStatus = self.SBUS_SIGNAL_FAILSAFE


    def update(self):
        """
        我們需要至少2幀大小购撼,以確保找到一個(gè)完整的幀
        所以我們?nèi)〕鏊械木彺妫ㄇ蹇账┕蛳鳎x取全部數(shù)據(jù),直到捕獲新的數(shù)據(jù)
        首先找到END BYTE并向后查找SBUS_FRAME_LEN迂求,看看它是否是START BYTE
        """

        #我們是否有足夠的數(shù)據(jù)在緩沖區(qū)和有沒有線程在后臺(tái)?
        if self.ser.inWaiting() >= self.SBUS_FRAME_LEN*2 and self.isReady: #inWaiting()返回接收緩存中的字節(jié)數(shù)
            self.isReady = False    #表明有線程在運(yùn)行碾盐,isReady = False
            
            # 讀取所有臨時(shí)幀數(shù)據(jù)
            tempFrame = self.ser.read(self.ser.inWaiting())
            # 在緩沖區(qū)幀的每個(gè)字符中,我們尋找結(jié)束字節(jié)
            for end in range(0, self.SBUS_FRAME_LEN):
                #尋找結(jié)束字節(jié)揩局,從后向前查找
                if tempFrame[len(tempFrame)-1-end] == self.END_BYTE :
                    #從最后的命中點(diǎn)減去SBUS_FRAME_LEN尋找起始字節(jié)
                    if tempFrame[len(tempFrame)-end-self.SBUS_FRAME_LEN] == self.START_BYTE :
                        # 如果相等廓旬,則幀數(shù)據(jù)正確,數(shù)據(jù)以8E2包到達(dá)谐腰,因此它已經(jīng)被校驗(yàn)過(guò)
                        # 從臨時(shí)幀數(shù)據(jù)中取出剛驗(yàn)證正確的一段正確幀數(shù)據(jù)
                        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(diào)用解碼函數(shù)

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

if __name__ == '__main__':

    sbus = SBUSReceiver('/dev/ttyAMA0')

    while True:
        time.sleep(0.005)

        # X8R的SBUS信號(hào)是間隔6ms發(fā)送一次涩盾,一次持續(xù)發(fā)送3ms十气;
        # 不要調(diào)用sbus.update()太快,如果sbus.ser.inWaiting()>50,且增長(zhǎng)很多春霍,可以調(diào)用sbus.update()快點(diǎn)砸西,即time.sleep()延遲短點(diǎn);
        # 如果sbus.ser.inWaiting()<50,可以調(diào)用sbus.update()慢點(diǎn),即time.sleep()延遲長(zhǎng)點(diǎn)芹枷;
        sbus.update()

        #在您的代碼中衅疙,您可以調(diào)用sbus.get_rx_channels()來(lái)獲取所有數(shù)據(jù),或者調(diào)用sbus.get_rx_channels()[n]來(lái)獲取第n個(gè)通道的值鸳慈;
        #或get_rx_channel(self, num_ch)來(lái)獲得第num_ch個(gè)通道的值饱溢;
        print(sbus.get_failsafe_status(), sbus.get_rx_channels(), str(sbus.ser.inWaiting()).zfill(4) , (time.time()-sbus.lastFrameTime))
        #str() 函數(shù)將對(duì)象轉(zhuǎn)化為適于人閱讀的形式,將指定的值轉(zhuǎn)換為字符串走芋。
        #zfill() 方法返回指定長(zhǎng)度的字符串绩郎,原字符串右對(duì)齊,前面填充0翁逞。
        #(time.time()-sbus.lastFrameTime)用于展示得到最近這次數(shù)據(jù)的延遲

??第5步: 編寫樹莓派智能小車的主程序肋杖,文件名為smartcar.py,將這4個(gè)Python文件放入一個(gè)文件夾后挖函,只運(yùn)行本文件就可以了状植。
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(shí)例
    smp_car = SMPcar() #初始化實(shí)例
    smp_car.setGPIO()  #初始化引腳
    
    ENA_pwm = smp_car.pwm(smp_car.ENA) #初始化使能信號(hào)PWM,A為左邊車輪
    ENB_pwm = smp_car.pwm(smp_car.ENB) #初始化使能信號(hào)PWM怨喘,B為右邊車輪
    
    smartcar = MovingControl(smp_car,ENA_pwm,ENB_pwm)  ##初始化實(shí)例
    
    acc_value_sbus = 172  #3通道津畸,即油門的值,最低時(shí)為172
    while True:
        time.sleep(0.005)
        sbus_receiver.update() #獲取一個(gè)完整的幀數(shù)據(jù)
            
        aileron_value = sbus_receiver.get_rx_channel(0) #1通道為副翼通道哲思,這里控制車原地轉(zhuǎn)向
        elevator_value = sbus_receiver.get_rx_channel(1)#2通道為升降舵通道奴潘,這里控制車前進(jìn)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(jìn)
            
        if sbus_receiver.get_rx_channel(2):
            acc_value_sbus = sbus_receiver.get_rx_channel(2) #3通道為油門通道涮帘,這里控制車速度
        #將172~1811的油門通道值轉(zhuǎn)換為0~100的占空比信號(hào)系吩,
        smartcar.acc_value = int(100*(acc_value_sbus-172)/(1811-172))
           
        if 970 < smartcar.rudder_value < 1100: #沒有左右偏移時(shí),中間值為992靠益,但遙控器微調(diào)時(shí)會(huì)有上下浮動(dòng)
            smartcar.accelerator()
        elif smartcar.rudder_value >=1100:      #向右偏移行進(jìn)時(shí)
            rate_right = (1811.0 - smartcar.rudder_value)/(1811-1100) 
            #最大值一般為1811丧肴,這里使用浮點(diǎn)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(jìn)時(shí)
            rate_left = (smartcar.rudder_value - 172.0)/(970-172)  
            #最小值為172胧后,這里使用浮點(diǎn)類型芋浮,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(cè)試數(shù)據(jù)用
            
        if aileron_value >= 1100:  #原地左轉(zhuǎn)彎
            smartcar.leftTurn()
        elif aileron_value <= 970: #原地右轉(zhuǎn)彎
            smartcar.rightTurn()
        else : 
            smartcar.brake()       #停車
                
        if elevator_value >=1100:  #前進(jìn)
            smartcar.forward()
        elif elevator_value <=970: #后退
            smartcar.reverse()
                                   #循環(huán)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/

最近太忙壳快,這篇文章拖了很久才完成纸巷,當(dāng)中克服了一個(gè)個(gè)不懂的技術(shù)難點(diǎn)和BUG,不過(guò)終于實(shí)現(xiàn)了遙控小車的想法眶痰,成功將無(wú)線電遙控和樹莓派結(jié)合起來(lái)瘤旨。

辛苦是值得的,學(xué)到不少東西竖伯,后面將陸續(xù)把各種傳感器加入進(jìn)來(lái)存哲,實(shí)現(xiàn)智能化因宇。

這個(gè)項(xiàng)目的代碼90%是我原創(chuàng)瞎寫的,有需要參考的同學(xué)可以下載:
樹莓派智能小車項(xiàng)目python源代碼下載

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