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編輯：Nikita2014-05-28 瀏覽次數(shù)：1679
前段時(shí)間，接觸了一款在開源硬件界被稱為是“人氣之王”的樹莓派（Raspberry Pi）袖珍計(jì)算機(jī)，功能強(qiáng)大的她擁有一顆SOC，集CPU、GPU、DSP和SDRAM為一體，以SD卡為內(nèi)存硬盤，擁有網(wǎng)卡、USB口（可以直接連接鍵盤、鼠標(biāo)、U盤等外設(shè)）、同時(shí)具備視頻、音頻模擬輸出以及HDMI高清輸出的能力，在外部接口上還具備了一般計(jì)算機(jī)設(shè)備不具有的GPIO、SPI、I2C、UART等硬件配置，為我們的創(chuàng)新機(jī)器人制作提供硬件條件。切入正題，用Python讓Raspberry Pi動(dòng)起來，在這個(gè)醒目的標(biāo)題中可以看出我這個(gè)制作的主題就是利用Raspberry Pi的硬件和Python語(yǔ)言來完成一個(gè)機(jī)器人制作，那下面就聽我娓娓到來吧！
硬件搭建篇
在這次制作中，我選擇了一款AS-4WD鋁合金的小車平臺(tái)，以小車平臺(tái)為基礎(chǔ)，在上面添加了7寸高清液晶顯示器、無線鍵盤、藍(lán)牙模塊以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等配件，如圖1是羅列制作機(jī)器人所用的物料。整個(gè)樹莓派的小車系統(tǒng)分兩步來搭建，首先是搭建樹莓派的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，雖然是一個(gè)袖珍的計(jì)算機(jī)，但是“麻雀雖小，五臟俱全”，除去樹莓派的主板外，還需準(zhǔn)備一套標(biāo)準(zhǔn)通用的USB鍵盤鼠標(biāo)，一個(gè)顯示器（在本文描述的是一個(gè)用于車載監(jiān)控設(shè)備的7寸顯示器，通過RCA接口相連），一塊電池用于整個(gè)系統(tǒng)供電，最后也是最關(guān)鍵的需要準(zhǔn)備預(yù)裝了Debian系統(tǒng)的SD卡（對(duì)于SD卡要求讀寫最好在4MB/S以上、容量大于2GB，當(dāng)然容量更大速度越快更好）。在完成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)搭建后，接下來是完成機(jī)器人系統(tǒng)的搭建，在原理上，主要利用樹莓派那兩排外置的針腳的GPIO功能控制外置樹莓派專用的驅(qū)動(dòng)器（Raspi Driver）來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的使能、正反轉(zhuǎn)控制，以及利用UART功能與藍(lán)牙數(shù)傳模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，這樣就能通過手機(jī)端的藍(lán)牙遙控器對(duì)小車進(jìn)行控制，如圖2是整體硬件搭建完后的靚圖，在圖3中給出了樹莓派機(jī)器人的硬件連線圖。
圖1 機(jī)器人所用的物料
圖2-1 會(huì)行走的樹莓派電腦
圖2-2 整體硬件搭建完后的靚圖
圖3 樹莓派機(jī)器人的硬件連線圖
上手樹莓派之Python庫(kù)配置篇
在使用樹莓派時(shí)，也是我第一次接觸Python這門語(yǔ)言，通過對(duì)相關(guān)資料的學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)Python是門簡(jiǎn)單易學(xué)的語(yǔ)言，如果有著C或者其他的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言基礎(chǔ)，基本上半天就能上手編寫程序，在開始編寫小車控制程序前需要對(duì)我們的樹莓派計(jì)算機(jī)的相關(guān)Python的庫(kù)文件進(jìn)行安裝設(shè)置，首先是GPIO，打開LX終端（LXTerminal），更新apt-get軟件安裝包列表（注意必須要在網(wǎng)絡(luò)連接正常情況下），然后執(zhí)行安裝命令來安裝raspberry-gpio-python包，具體指令如下：
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pi@raspberrypi ~ $ sudo apt-get update
pi@raspberrypi ~ $ sudo apt-get install python-rpi.gpio
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pi@raspberrypi ~ $ sudo apt-get update
pi@raspberrypi ~ $ sudo apt-get install python-rpi.gpio
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在安裝完成Python的GPIO庫(kù)后，接下來是安裝Python的UART庫(kù)，和上述之前步驟相似，更新apt-get軟件安裝包列表，后安裝Python的串口通信模塊，具體指令如下：
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pi@raspberrypi ~ $ sudo apt-get update
pi@raspberrypi ~ $ sudo apt-get install python-serial
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通過上述兩個(gè)步驟，已經(jīng)安裝好了Python與樹莓派外置硬件GPIO以及UART庫(kù)文件，在接下來的小車控制程序里就可以直接調(diào)用代碼了，在開始編寫控制程序前，需要對(duì)默認(rèn)串口的一些參數(shù)進(jìn)行更改，由于系統(tǒng)默認(rèn)的串口功能用于輸出內(nèi)核日志，相關(guān)的參數(shù)與我們的外界的串口設(shè)備有所不同，所以需要對(duì)其啟動(dòng)配置文件進(jìn)行更改，在LXTerminal通過鍵入“sudo nano /boot/cmdline.txt”進(jìn)入/boot/cmdline.txt，用vi編輯器打開cmdline.txt文件，將
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dwc_otg.lpm_enable=0 console=ttyAMA0,115200 kgdboc=ttyAMA0,115200 console=tty1 root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 elevator=deadline rootwait |
去掉
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退出vi編輯器時(shí)，注意要對(duì)文件進(jìn)行保存；同時(shí)需要對(duì)系統(tǒng)初始化文件進(jìn)行編輯，在LXTerminal中，鍵入“ sudo nano /etc/inittab”，然后找到以下片段內(nèi)容
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#Spawn a getty on Raspberry Pi serial line
T0:23:respawn:/sbin/getty -L ttyAMA0 115200 vt100
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#Spawn a getty on Raspberry Pi serial line
#T0:23:respawn:/sbin/getty -L ttyAMA0 115200 vt100
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上手樹莓派之Python GPIO調(diào)試篇
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import RPi.GPIO as GPIO
#### gpio init
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(7,GPIO.OUT) #LED2
GPIO.setup(8,GPIO.OUT) #LED1
GPIO.output(7,GPIO.LOW)#LED2 ON
GPIO.output(8,GPIO.HIGH)#LED1 OFF
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圖4 試驗(yàn)截圖
上手樹莓派之Python UART調(diào)試篇
對(duì)于樹莓派的UART功能的實(shí)現(xiàn)其實(shí)方法和步驟與上面的GPIO 的使用類似，也是分作4步走：
Step1：導(dǎo)入串口庫(kù)，鍵入“import serial”；
Step3：打開使能串口，“if ser.isOpen() == False:ser.open()”；
Step4：當(dāng)讀取數(shù)據(jù)時(shí)使用“ser.read() ”，當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)使用“ser.write(數(shù)據(jù))”。在這里我通過IDLE3編輯了一個(gè)Python的程序Serial_test.py，然后直接在LXTerminal鍵入“sudo python Serial_test.py”（注意，由于默認(rèn)狀態(tài)下是利用賬戶名：pi進(jìn)行操作，所以需要將文件放置在/home/pi目錄下，才能直接執(zhí)行，無需），然后手機(jī)藍(lán)牙遙控器（如圖5）與藍(lán)牙透?jìng)髂K相連接，成功通訊后，既可以通過手機(jī)遙控器的按鍵按鈕發(fā)送相應(yīng)字符在串口上看見對(duì)應(yīng)字符打印至屏幕。在此我給出了測(cè)試的源程序（如下）,通過電腦端的藍(lán)牙虛擬出串口與樹莓派外接的藍(lán)牙透明串口模塊連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，電腦端的串口助手發(fā)送字母“B”，同時(shí)收到樹莓派發(fā)送來的字母“A”并顯示在調(diào)試的接收窗口,樹莓派端收到由電腦端發(fā)送來的字母“B”，并打印出來，通過此現(xiàn)象既可以證明樹莓派的UART功能測(cè)試正常，如下附實(shí)驗(yàn)的屏幕截圖6。
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import serial
import time
ser = serial.Serial('/dev/ttyAMA0', 9600, timeout = 0.5)
while True:
if ser.isOpen() == False:
ser.open()
print ser.read()
ser.write('A')
time.sleep(1)
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圖5 手機(jī)藍(lán)牙遙控器
圖6 截屏顯示圖和測(cè)試圖片
上手樹莓派之機(jī)器人控制篇
圖7 系統(tǒng)控制原理框圖
至此，用樹莓派的小車已經(jīng)告一段落，也是完成了筆者對(duì)樹莓派的電子制作的處女作，通過幾天的的學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)其資源以及各方面的性能允許我們開發(fā)更多更好地電子制作、機(jī)器人制作，相信在不久的將來，還能繼續(xù)為大家奉上樹莓派大餐！
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