如何利用Raspberry Pi建造半自动4WD汽车

　　本文是关于如何构建我的 Pi Car 的指南！

　　当我第一次发现 Raspberry Pi 时，我渴望学习电子学和编码，以便创造出很酷的小工具。但是，由于没有事先编码或电子知识，我真的不知道从哪里开始。

　　所以这作为我的第一个项目，我决定建造一辆 Raspberry Pi Car。同时，在尝试学习 Raspberry Pi、Linux、电子和 Python 的基础知识的过程中！

　　阅读本文可以帮助你了解在构建自己的 Pi Car 时的一些具体细则。

　　最终目标：

　　构建具有以下内容的 Pi Car：

　　-4WD

　　- 半自主能力

　　-Camera Stream（可通过 Internet 访问）

　　实物：

　　建造 Pi 车：

　　1. 构建机箱：

　　组装底盘套件。这是相当直截了当的，但请参阅下面的构建前和构建后图片以获取帮助。

　　重要提示：在将电机拧入到位之前（如下图所示），将红线和黑线连接到每个电机。红线需要连接到每个电机的顶部，黑线也需要连接到底部。用绝缘胶带将这些连接牢牢固定。 如果您想要永久连接，您可以焊接这些。最后， 记得取下每张塑料片上的棕色盖子。

　　在我的 构建中，我 将电池组移向底盘末端以创造更多空间（由下图中的箭头指示）。

　　2. 将电机连接到 L298N 电机驱动器：

　　接下来，我们将 4 个电机连接到电机驱动器。

　　2.1 连接电线：

　　请参阅下面的图片以识别哪个电机是哪个电机，以及电机驱动器的图片以清楚地识别如何连接 4 个电机中的每一个。下面的列表还说明了如何为每个电机接线。

　　左上电机： 右上电机：

　　红色：输出 2 红色：输出 4

　　黑色：输出 1 黑色：输出 3

　　左下电机： 右下电机：

　　红色：输出 1 红色：输出 3

　　黑色：输出 2 黑色：输出 4

　　重要提示：对于这个项目，我们将两根电线连接到电机驱动器上可用的每个“OUT”孔中。拧紧每个连接以确保电线不会移动。这可能是一个相当麻烦的过程，但请注意不要损坏电线。对于电缆管理，您可以将电线穿过机箱中内置的许多小孔。

　　2.2 连接电池组：

　　要将电池组（已安装在底盘上）连接到电机驱动器，请按如下方式连接电线：

　　将红线连接到 VCC 孔， 黑线连接到 GND 孔。

　　现在所有 4 个电机都连接到电机驱动器，我们可以添加 Raspberry Pi 并将其连接到电机驱动器。

　　3. 将树莓派连接到 L298N 电机驱动器

　　在添加我们的 Raspberry Pi 之前，我们需要按照以下步骤进行准备：

　　3.1 准备树莓派：

　　下载 Raspbian Jessie *** 作系统 （OS）

　　将 Raspbian 格式化并安装到 SD 卡

　　将无线互联网和无线键盘 USB 适配器插入 Pi 的 USB 插槽

　　3.2 连接 L298N 电机驱动器：

　　完成后，我们需要将其放置在 Pi-Car 的前面。（我可以用 Pi 外壳上的一些螺丝固定我的）接下来使用跳线将 Pi 的 GPIO 引脚连接到电机驱动器。

　　如下所示连接引脚：

　　GPIO 引脚 2 至 5V（使用母对公跳线）

　　GPIO 引脚 6 到 GND（使用母对公跳线）

　　GPIO 引脚 7 到 INI4 （EVA）

　　GPIO 引脚 11 至 INI3 （5V）

　　GPIO 引脚 13 至 INI2 （5V）

　　GPIO 引脚 15 到 INI1 （EVB）

　　如需识别 Pi 的引脚，请参见下图。

　　现在 Pi 已定位，我们需要添加超声波传感器。

　　4.添加HC-SR04超声波测距传感器模块

　　如下图所示，将传感器模块和电线连接到面包板上。确保包括 1ohm 电阻，因为这将保护您的 Pi。（请参阅下面的其他图片，了解使用哪个电阻）

　　完成后，将面包板放置在汽车前部的底层。

　　4.1 将传感器连接到 Pi：

　　将面包板上的电线连接到 Pi 和电机驱动器，如下所示：

　　回声电缆（上图中的黄色电缆）到 Pi 上的引脚 16（使用母对公跳线）

　　触发电缆（上图中的橙色电缆）到 Pi 上的引脚 12 （使用母对公跳线）

　　接地电缆（上图中的黑色电缆）到 电机驱动器上的 GND（使用母对公跳线）

　　电源线（上图中的红色电缆）到电机驱动器上的 5V（使用母对公跳线）

　　到这一步，你现在应该已将所有必要的电缆插入电机驱动器！1 条电缆进入 VCC（来自电池组）， 3 条电缆进入 GND（1 条来自电池组、Raspberry Pi 和超声波传感器。）和 2 条进入 5V 的电缆（1 条来自 Pi，1 条来自超声波传感器）

　　5. 将相机添加到 Pi：

　　- 相机本身的概述

　　-如何将相机模块连接到树莓派

　　-如何在 Pi 本身上启用相机模块

　　- 使用相机的基本命令（即如何拍照和录像）

　　在我的构建中，我使用了“ Scorpi / Flexible Mount” 电缆来帮助将相机固定到位。

　　6. 放置电源组：

　　将便携式充电器放在机箱背面的底层。我使用松紧带帮助在使用时将充电器临时固定到位。

　　设置 Pi 车：

　　现在汽车已经建成，我们现在可以为汽车开发软件。

　　1. 准备树莓派：

　　在打开 Pi 之前，请确保以下内容已连接到 Pi ：

　　- 无线键盘 USB 适配器

　　- 无线互联网 USB 适配器

　　- 连接显示器/电视的 HDMI 电缆。

　　- 相机也应该连接。

　　2. 开启树莓派：

　　要打开 Pi 电源，请将 micro-USB 电缆从电源连接到 Pi。 Pi 第一次启动需要几分钟时间。完成后，图形用户界面 （GUI） 将自动加载。

　　3. 配置树莓派：

　　我们需要做的第一件事是配置 Pi。为此，请单击：

　　菜单（屏幕左上角）》首选项》Raspberry Pi 配置

　　将打开以下窗口：

　　单击“扩展文件系统”以确保我们使用 SD 卡上的所有可用内存。（随时更改您的密码等）

　　接下来，单击“接口”选项卡并启用相机（确保 SHH 也已启用。）

　　然后，单击“本地化”选项卡并将语言和国家/地区设置为您的偏好。

　　单击“确定”并重新启动 Pi。

　　4. 连接互联网：

　　Pi重新启动后，单击屏幕右上角的“网络”图标。

　　从下拉菜单中选择您的路由器并输入其密码。

　　5. 更新 Raspbian *** 作系统：

　　现在我们已连接到互联网，我们可以将我们的 *** 作系统更新到最新版本。为此，请打开“终端”并分别输入以下代码：

　　sudo apt-get update

　　sudo apt-get upgrade

　　（对于第二个命令，在提示时输入 Y）

　　两者都可能需要几分钟才能完成，完成后重新启动您的 Pi。

　　6.安装VLC：

　　VLC 是我们将用于将 Raspberry Pi 相机流式传输到 Internet 的应用程序。我们需要将它安装在您想要从中查看摄像头流的 Pi 和计算机/智能手机上。

　　在 Pi 上：

　　在终端中输入以下代码：

　　sudo apt-get install vlc

　　（出现提示时输入 Y）

　　在客户端计算机/智能手机上：

　　访问：http ：//www.videolan.org/vlc/index.en_GB.html 并下载适合您 *** 作系统的版本。（Windows/Mac/安卓）

　　7. 创建文件：

　　现在我们的 Pi 是最新的，我们拥有所有必需的应用程序，可以创建实际驾驶汽车的代码。

　　首先，我们将创建一个文件夹来存放我们的文件。为此，我们在终端中输入以下命令：

　　mkdir PiCar

　　这将创建一个名为“PiCar”的文件夹 - 您可以随意命名。

　　现在文件夹已经创建，我们需要通过输入以下命令进入它；

　　cd PiCar

　　现在我们需要创建实际驾驶汽车的 python 文件：

　　7.1 main.py - 这将是我们为驾驶汽车而运行的主文件

　　要创建一个空文件 ，请在终端中键入以下命令：

　　sudo nano main.py

　　这将在 Raspberry Pi 的文本编辑器中打开一个新文件。（称为纳米）

　　现在将附加的main.py文件中的代码复制或键入 到这个空文件中。

　　7.2 sensor.py - 该文件将初始化超声波传感器。

　　为 sensor.py 文件再次完成上述过程。请记住首先使用以下命令创建文件；

　　sudo nano sensor.py

　　（确保在我们创建的 PiCar 文件夹中创建它）

　　7.3 camera.sh - 此文件将通过互联网传输我们的相机。

　　首先使用以下命令创建文件；

　　sudo nano camera.sh

　　现在将附加的 camera.sh 文件中的代码复制或键入到这个空文件中。

　　运行代码：

　　1.给树莓派上电（用HDMI线连接显示器）

　　2.启动后，打开终端

　　3. 将目录更改为 PiCar（键入 cd PiCar）

　　4.运行汽车文件（输入‘sudo python main.py’）

　　5. PiCar现在可以通过无线键盘运行和控制（开车前记得拔掉HDMI线！）

　　以下钥匙将驾驶汽车：

　　W = 前进

　　S = 反向

　　A = 左转

　　D = 右转

　　P = 停止

　　Pi 也将是半自动的，如果有任何东西进入前传感器的 15 厘米范围内，那么 PiCar 将自动倒车一秒钟。

　　流式传输相机（可选）：

　　在 Pi 上：

　　1.打开终端

　　2. 将目录更改为 PiCar（键入 cd PiCar）

　　3.运行camera.sh（输入。/camera.sh）

　　在客户端计算机/智能手机上：

　　启动 VLC

　　单击“文件”，然后单击“打开网络流”

　　输入 http://《YourIPAddressHere》 ：8554/

　　单击“打开”，几秒钟后，将打开一个带有流的新窗口。（可能会有几秒钟的延迟）

　　重要提示：要查找您的 IP 地址，请在终端中输入以下命令：

　　hostname -I

　　未来可能的拓展：

　　让main.py文件在启动时自动运行（所以我不需要将Pi插入显示器超时）

　　创建一个 python 文件，它将执行与我们的 camera.sh bash 脚本（使用 Picamera）相同的 *** 作，并将其 合并到我们的main.py文件中。

　　添加额外的超声波传感器

　　python main文件：

import RPi.GPIO as gpio
import TIme
import sys
import Tkinter as tk
from sensor import distance

def init():
    gpio.setmode(gpio.BOARD)
    gpio.setup(7, gpio.OUT)
    gpio.setup(11, gpio.OUT)
    gpio.setup(13, gpio.OUT)
    gpio.setup(15, gpio.OUT)

def reverse(tf):
    gpio.output(7, False)
    gpio.output(11, True)
    gpio.output(13, False)
    gpio.output(15, True)
    TIme.sleep(tf)
    
def forward(tf):
    gpio.output(7, True)
    gpio.output(11, False)
    gpio.output(13, True)
    gpio.output(15, False)
    TIme.sleep(tf)
    
def turn_right(tf):
    gpio.output(7, True)
    gpio.output(11, False)
    gpio.output(13, False)
    gpio.output(15, True)
    TIme.sleep(tf)
    
def turn_left(tf):
    gpio.output(7, False)
    gpio.output(11, True)
    gpio.output(13, True)
    gpio.output(15, False)
    time.sleep(tf)

def stop(tf):
    gpio.output(7, False)
    gpio.output(11, False)
    gpio.output(13, False)
    gpio.output(15, False)
    time.sleep(tf)
    gpio.cleanup()

def key_input(event):
    init()
    print "Key:", event.char
    key_press = event.char
    sleep_time = 0.060
    
    if key_press.lower() == "w":
        forward(sleep_time)
    elif key_press.lower() == "s":
        reverse(sleep_time)
    elif key_press.lower() == "a":
        turn_left(sleep_time)
    elif key_press.lower() == "d":
        turn_right(sleep_time)
    elif key_press.lower() == "p":
        stop(sleep_time) 
    else:
        pass

    curDis = distance("cm")
    print("Distance:", curDis)
    
    if curDis <15:
        init()
        reverse(0.5)

command = tk.TK()
command.bind('', key_input)
command.mainloop()