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自动驾驶小车基础：智能小车控制程序

发布于 2021/07/04 11:04 6,929浏览 0回复 8,641字

这几天都在玩树莓派小车的项目，前几天做完了小车的测试题电机方案后，这两天做完了电源方案，也接入了实体小车，所以就稍微花了点时间写了点控制端代码，用来实现远程遥控小车。

这里提一下整个代码的逻辑：

1、通讯采用http协议（目前观察http请求延迟还行，暂时就先不考虑socket长连接了）。

2、前端采用html，绘制界面为两个虚拟摇杆，摇杆采用的是nipplejs库绘制，这个js库提供了摇杆所需要的一些操作监控什么的。其中左边摇杆控制A电机，实现左右方向控制，右边摇杆控制B电机，实现小车的前进和后退。

3、后端采用python flask框架，用来接受web请求，区分web请求指令，执行相应电机控制操作（前进，后退，左转，右转，停止移动，停止转向）。

这里贴上一些关键代码：

前端界面，index.html:

<!DOCTYPE html>
<html>
    <head>
        <meta charset="utf-8">
        <title>智能车控制中心</title>
        <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=0.5, maximum-scale=0.5">
        <style>
        html, body {
            position: absolute;
            top: 0;
            left: 0;
            right: 0;
            bottom: 0;
            padding: 0;
            margin: 0;
        }
        #left {
            position: absolute;
            left: 0;
            top: 0;
            height: 100%;
            width: 50%;
            background: rgba(0, 255, 0, 0.1);
        }
        #right {
            position: absolute;
            right: 0;
            top: 0;
            height: 100%;
            width: 50%;
            background: rgba(0, 0, 255, 0.1);
        }
        </style>
    </head>
    <body>
        <div id="left"></div>
        <div id="right"></div>
        <script src="{{ url_for('static', filename='js/nipplejs.js') }}" charset="utf-8"></script>
        <script src="{{ url_for('static', filename='js/axios.min.js') }}" charset="utf-8"></script>
        <script src="{{ url_for('static', filename='js/vuw_net.js') }}" charset="utf-8"></script>
        <script>

            /**
             * 取元素的百分百大小,返回px
             */
            const getSize = function(elem, percent) {
                const tem = (elem.clientWidth > elem.clientHeight ? elem.clientHeight : elem.clientWidth);
                return parseInt(percent * tem);
            }

            /**
             *  控制转向
             */
            const turn = function(direction){
                doPost('/turn?direction='+direction, (data) =>{
                    console.log(data);
                })
            }

            /**
             *  控制转向
             */
            const move = function(direction){
                doPost('/move?direction='+direction, (data) =>{
                    console.log(data);
                })
            }

            /**
             * 左侧摇杆，控制左右方向
             */
            const joystickL = nipplejs.create({
                zone: document.getElementById('left'),
                mode: 'static',
                position: {left: '40%', top: '70%'},
                color: 'green',
                size: getSize(document.body, 0.25)
            });

            /**
             * 前后摇杆，控制前进后退
             */
            const joystickR = nipplejs.create({
                zone: document.getElementById('right'),
                mode: 'static',
                position: {left: '60%', top: '70%'},
                color: 'red',
                size: getSize(document.body, 0.25)
            });


            joystickL.on('start', function (evt, data) {
                {#console.log(data);#}
                console.log('开始');
            }).on('end', function (evt,data){
                console.log('结束');
                turn('end')
            }).on('move', function (evt, data) {
                {#console.log(data);#}
            }).on('dir:up plain:up dir:left plain:left dir:down ' +
                'plain:down dir:right plain:right',
                function (evt, data) {
                    if(data.direction.x === 'left'){
                        console.log('左转');
                        turn('left')
                    }else if(data.direction.x === 'right'){
                        console.log('右转');
                        turn('right')
                    }else{
                        console.log('我也不知道往哪里转');
                    }
                }
            ).on('pressure', function (evt, data) {
                {#console.log(evt.type);#}
            });


            joystickR.on('start', function (evt, data) {
                {#console.log(data);#}
                console.log('开始');
            }).on('end', function (evt,data){
                console.log('结束');
                move('end')
            }).on('move', function (evt, data) {
                {#console.log(data);#}
            }).on('dir:up plain:up dir:left plain:left dir:down ' +
                'plain:down dir:right plain:right',
                function (evt, data) {
                    console.log(data);
                    if(data.direction.y === 'up'){
                        console.log('前进');
                        move('front')
                    }else if(data.direction.y === 'down'){
                        console.log('后退');
                        move('back')
                    }else{
                        console.log('我也不知道应该前进还是后退');
                    }
                }
            ).on('pressure', function (evt, data) {
                {#console.log(evt.type);#}
            });
        </script>
    </body>
</html>

后端请求接口，app.py:

from flask import Flask, render_template, json, request
from my_gpio import MyGpio

app = Flask(__name__)

# 转向电机速度，百分比0-100，数值越大转速越快
turn_speed = 10
# 移动电机速度，百分比0-100，数值越大转速越快
move_speed = 30
my_go = MyGpio()


@app.route('/')
def hello_world():
    """
    首页
    :return:
    """
    return render_template("index.html")


@app.route('/turn', methods=['POST'])
def turn_around():
    """
    转向
    :return:
    """
    direction = request.args.get('direction')
    print('转向方向：%s' % direction)
    if direction == 'left':
        my_go.turn_left(turn_speed)
    elif direction == 'right':
        my_go.turn_right(turn_speed)
    else:
        my_go.turn_stop()
    return json.dumps({'code': 0, 'msg': 'done'}, ensure_ascii=False)


@app.route('/move', methods=['POST'])
def move():
    """
    前进后退
    :return:
    """
    direction = request.args.get('direction')
    print("前进后退方向: %s" % direction)
    if direction == 'front':
        my_go.move_front(move_speed)
    elif direction == 'back':
        my_go.move_back(move_speed)
    else:
        my_go.move_stop()
    return json.dumps({'code': 0, 'msg': 'done'}, ensure_ascii=False)


if __name__ == '__main__':
    app.run()

树莓派控制电机封装：

import RPi.GPIO as GPIO


class MyGpio:
    """
    树莓派电机相关操作封装类
    """

    def __init__(self):
        # 电机A针脚对应
        self.PWMA = 18
        self.AIN1 = 22
        self.AIN2 = 27
        # 电机B针脚对应
        self.PWMB = 23
        self.BIN1 = 25
        self.BIN2 = 24  # 该驱动模块调速区间为[0-100]

        self.GPIO = GPIO
        self.GPIO.setwarnings(False)
        self.GPIO.setmode(self.GPIO.BCM)
        self.GPIO.setup(self.AIN2, self.GPIO.OUT)
        self.GPIO.setup(self.AIN1, self.GPIO.OUT)
        self.GPIO.setup(self.PWMA, self.GPIO.OUT)

        self.GPIO.setup(self.BIN1, self.GPIO.OUT)
        self.GPIO.setup(self.BIN2, self.GPIO.OUT)
        self.GPIO.setup(self.PWMB, self.GPIO.OUT)

        self.Turn_Motor = self.GPIO.PWM(self.PWMA, 100)
        self.Turn_Motor.start(0)

        self.Move_Motor = self.GPIO.PWM(self.PWMB, 100)
        self.Move_Motor.start(0)
        # self.GPIO.cleanup()

    def move_front(self, speed):
        """
        前进，驱动B电机
        :param speed:     转速
        :return:
        """
        self.Move_Motor.ChangeDutyCycle(speed)
        self.GPIO.output(self.BIN2, False)
        self.GPIO.output(self.BIN1, True)

    def move_back(self, speed):
        """
        后退，驱动B电机
        :param speed:     转速
        :return:
        """
        self.Move_Motor.ChangeDutyCycle(speed)
        self.GPIO.output(self.BIN2, True)
        self.GPIO.output(self.BIN1, False)

    def move_stop(self):
        """
        停止移动
        :return:
        """
        self.Move_Motor.ChangeDutyCycle(0)
        self.GPIO.output(self.BIN2, False)  # BIN2
        self.GPIO.output(self.BIN1, False)  # BIN1

    def turn_left(self, speed):
        """
        左转，驱动A电机
        :param speed:     转速
        :return:
        """
        self.Turn_Motor.ChangeDutyCycle(speed)
        self.GPIO.output(self.AIN2, False)
        self.GPIO.output(self.AIN1, True)

    def turn_right(self, speed):
        """
        右转，驱动A电机
        :param speed:     转速
        :return:
        """
        self.Turn_Motor.ChangeDutyCycle(speed)
        self.GPIO.output(self.AIN2, True)
        self.GPIO.output(self.AIN1, False)

    def turn_stop(self):
        """
        停止转向
        :return:
        """
        self.Turn_Motor.ChangeDutyCycle(0)
        self.GPIO.output(self.AIN2, False)  # AIN2
        self.GPIO.output(self.AIN1, False)  # AIN1

差不多就是这样了，很简单的实现。

目前小车用的转向和移动电机都是直流电机，也没有霍尔传感器，所以暂时也没有涉及到电机的精细控制，就先这样子吧。

后一个阶段应该会接入一些传感器收集驾驶环境的数据，用来做训练模型。

再说吧，有空继续玩。

peace ！

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