如何使用Raspberry Pi3和藍(lán)牙構(gòu)建遙控汽車

Raspberry Pi 因其通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行無線通信的無縫能力而在物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目中非常受歡迎。Raspberry Pi 3內(nèi)置Wi-Fi和藍(lán)牙，藍(lán)牙是一種非常流行的無線通信協(xié)議。今天我們將使用Raspberry Pi 3和藍(lán)牙構(gòu)建遙控汽車，在這里我們將使用智能手機(jī)作為遙控器來控制汽車。

在這里，我們使用的是具有內(nèi)置藍(lán)牙的Raspberry Pi 3，因此我們不需要使用任何外部USB藍(lán)牙加密狗。在這里，我們使用RFCOMM藍(lán)牙協(xié)議進(jìn)行無線通信。

Python 中的藍(lán)牙編程遵循套接字編程模型，藍(lán)牙設(shè)備之間的通信通過 RFCOMM 套接字完成。RFCOMM（射頻通信）是一種藍(lán)牙協(xié)議，提供模擬RS-232串行端口，也稱為串行端口仿真。藍(lán)牙串行端口配置文件基于此協(xié)議。RFCOMM 因其廣泛的支持和公開可用的 API 而在藍(lán)牙應(yīng)用中非常流行。它綁定到 L2CAP 協(xié)議。

安裝藍(lán)牙通信所需的軟件包：

在開始之前，我們需要安裝一些軟件來在樹莓派中設(shè)置藍(lán)牙通信。您應(yīng)該準(zhǔn)備好Raspbian Jessie安裝的存儲(chǔ)卡和Raspberry Pi。

所以現(xiàn)在我們首先需要使用以下命令更新 Raspbian：

sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade
然后我們需要安裝一些與藍(lán)牙相關(guān)的軟件包：

sudo apt-get install bluetooth blueman bluez
然后重新啟動(dòng)樹莓派：

sudo reboot
BlueZ是一個(gè)開源項(xiàng)目和官方Linux藍(lán)牙協(xié)議棧。它支持所有核心藍(lán)牙協(xié)議，現(xiàn)在成為官方Linux內(nèi)核的一部分。

Blueman 提供桌面界面來管理和控制藍(lán)牙設(shè)備。

最后，我們需要用于藍(lán)牙通信的python庫，以便我們可以使用Python語言通過RFCOMM發(fā)送和接收數(shù)據(jù)：

sudo apt-get install python-bluetooth
同時(shí)為 Raspberry Pi 安裝 GPIO 支持庫：

sudo apt-get install python-rpi.gpio
現(xiàn)在我們已經(jīng)完成了在樹莓派中安裝藍(lán)牙通信所需的軟件包。

通過藍(lán)牙將設(shè)備與樹莓派配對(duì)：
將藍(lán)牙設(shè)備（如手機(jī)）與樹莓派配對(duì)非常容易。在這里，我們將Android智能手機(jī)與樹莓派配對(duì)。我們之前在 Pi 中安裝了 BlueZ，它提供了一個(gè)名為“藍(lán)牙ctl”的命令行實(shí)用程序來管理我們的藍(lán)牙設(shè)備。

現(xiàn)在通過以下命令打開藍(lán)牙 ctl 實(shí)用程序：

sudo bluetoothctl
您可以通過鍵入“幫助”來檢查藍(lán)牙ctl實(shí)用程序的所有命令?，F(xiàn)在我們需要按給定順序輸入以下命令：

[bluetooth]# power on
[bluetooth]# agent on
[bluetooth]# discoverable on
[bluetooth]# pairable on
[bluetooth]# scan on
在最后一個(gè)命令“掃描”之后，您將在列表中看到您的藍(lán)牙設(shè)備（手機(jī)）。確保您的手機(jī)已開啟藍(lán)牙，并且附近的設(shè)備可以看到您的手機(jī)。然后復(fù)制設(shè)備的MAC地址并使用給定的命令進(jìn)行配對(duì)：

pair

然后，系統(tǒng)會(huì)提示您在終端控制臺(tái)中輸入密碼或 PIN，然后在那里輸入密碼并按 Enter 鍵。然后在出現(xiàn)提示時(shí)在手機(jī)中輸入相同的密碼，您現(xiàn)在已成功與樹莓派配對(duì)。

如前所述，您還可以使用桌面界面配對(duì)手機(jī)。安裝 Blueman 后，您將在 Raspberry Pi 桌面的右側(cè)看到一個(gè)藍(lán)牙圖標(biāo)，如下所示，您可以使用它輕松進(jìn)行配對(duì)。

選擇玩具車：

在這個(gè)樹莓派控制汽車項(xiàng)目中，我們使用玩具車進(jìn)行演示。在這里，我們選擇了具有左右移動(dòng)轉(zhuǎn)向功能的RF玩具車。購(gòu)買這輛車后，我們用我們的樹莓電路更換了它的射頻電路。這輛車有兩個(gè)直流電機(jī)，一個(gè)旋轉(zhuǎn)兩個(gè)前輪，另一個(gè)旋轉(zhuǎn)兩個(gè)后輪。前側(cè)電機(jī)用于為汽車提供方向，即向左或向右轉(zhuǎn)（如真正的汽車轉(zhuǎn)向功能）。后側(cè)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)汽車向前和向后方向。樹莓的藍(lán)牙用于從安卓手機(jī)無線接收命令以控制汽車。

您可以使用任何具有兩個(gè)直流電機(jī)的玩具車來旋轉(zhuǎn)前輪和后輪。

電路圖及說明：

在這輛遙控車中，我們只需要使用L293D 模塊將樹莓派與兩個(gè)電機(jī)連接。為了給Raspberry Pi和汽車供電，我們使用了移動(dòng)電源。移動(dòng)電源足以為Raspberry Pi和汽車的電機(jī)供電，但是當(dāng)我們把移動(dòng)電源放在汽車上時(shí)，由于移動(dòng)電源的重量很重，汽車將無法正常移動(dòng)。因此，我們建議使用輕量電源或鋰電池為系統(tǒng)供電。所有連接如下圖所示。另請(qǐng)查看我們的機(jī)器人部分，了解有關(guān)使用不同技術(shù)控制電機(jī)的更多信息。

注意：不要在樹莓派上放置超過 5v 的電壓。

該電路已在 Perf 板上為該項(xiàng)目制作，因此汽車的重量更小。

使用安卓應(yīng)用程序BlueTerm遠(yuǎn)程控制汽車：

現(xiàn)在，在設(shè)置了所有內(nèi)容并成功嘗試通過藍(lán)牙配對(duì)智能手機(jī)之后，我們需要安裝一個(gè)Android應(yīng)用程序，以使用藍(lán)牙串行適配器與Raspberry Pi進(jìn)行通信，以便我們可以控制Raspberry Pi的GPIO引腳。如前所述，RFCOMM / SPP協(xié)議模擬藍(lán)牙上的串行通信，因此我們?cè)诖颂幇惭b了支持此協(xié)議的BlueTerm App。

您還可以使用任何其他支持通過RFCOMM插座進(jìn)行通信的藍(lán)牙終端應(yīng)用程序。

現(xiàn)在，下載并安裝BlueTerm應(yīng)用程序后，從終端運(yùn)行下面給定的Python程序，并同時(shí)從BlueTerm應(yīng)用程序連接配對(duì)的覆盆子皮設(shè)備。

連接成功后，您將在應(yīng)用程序的右上角看到connected：raspberrypi，如下所示：

現(xiàn)在，您只需從BlueTerm應(yīng)用程序中輸入以下命令即可使汽車向所需方向移動(dòng)。按“q”退出程序。您可以使用谷歌語音輸入鍵盤通過語音控制這輛車。

命令：

F – 向前移動(dòng)

B – 向后移動(dòng)

S – 停止

L – 向左移動(dòng)

R – 向前右移動(dòng)

A – 向后向左移動(dòng)

P – 向后右移動(dòng)

Q – 退出

蟒蛇編程：

用于控制Raspberry Pi GPIO與Android App的Python程序非常簡(jiǎn)單且不言自明。只需要我們了解一點(diǎn)與藍(lán)牙射頻通信相關(guān)的代碼。否則，就像通過使電機(jī)的銷高或低來控制任何機(jī)器人或汽車一樣。

首先，我們需要導(dǎo)入藍(lán)牙套接字庫，它使我們能夠使用 Python 語言控制藍(lán)牙;我們已經(jīng)在上一節(jié)中安裝了相同的庫。

import Bluetooth
然后我們加入了更多的頭文件，并定義了電機(jī)的引腳，將它們默認(rèn)為低電平。

import bluetooth
import time
import RPi.GPIO as GPIO

m11=18
m12=23
m21=24
m22=25
GPIO.setwarnings(False)
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(m11, GPIO.OUT)
GPIO.setup(m12, GPIO.OUT)
GPIO.setup(m21, GPIO.OUT)
GPIO.setup(m22, GPIO.OUT)
GPIO.output(m11 , 0)
GPIO.output(m12 , 0)
GPIO.output(m21, 0)
GPIO.output(m22, 0)
以下是負(fù)責(zé)藍(lán)牙通信的代碼：

server_socket=bluetooth.BluetoothSocket( bluetooth.RFCOMM )
port = 1
server_socket.bind(("",port))
server_socket.listen(1)

client_socket,address = server_socket.accept()
print "Accepted connection from ",address
在這里我們可以逐行理解它們：

server_socket=藍(lán)牙。藍(lán)牙插座（藍(lán)牙。RFCOMM）：為藍(lán)牙RFCOMM通信創(chuàng)建套接字。
server_socket.bind（（“”， port）：- 服務(wù)器將主機(jī) '' 上的腳本綁定到端口。

server_socket.聽（1）：服務(wù)器偵聽一次接受一個(gè)連接。

client_socket， 地址 = server_socket.accept（）：服務(wù)器接受客戶端的連接請(qǐng)求并將 mac 地址分配給可變地址，client_socket是客戶端的套接字

在此之后，我們創(chuàng)建了一些負(fù)責(zé)向所需方向移動(dòng)汽車的函數(shù)：def left_side_forward（），def right_side_forward（），def forward（），def left_side_reverse（），def right_side_reverse（），def reverse（）def stop（）。當(dāng)我們從移動(dòng)blueTerm應(yīng)用程序中按L，R，F(xiàn)，A，P，B，S時(shí)，將分別調(diào)用這些函數(shù)，并且汽車將相應(yīng)地移動(dòng)。

data=""
while 1:
data= client_socket.recv(1024)
print "Received: %s" % data
if (data == "F"):
forward()
elif (data == "L"):
left_side_forward()
elif (data == "R"):
right_side_forward()
elif (data == "B"):
reverse()
elif (data == "A"):
left_side_reverse()
elif (data == "P"):
right_side_reverse()
elif data == "S":
stop()
elif (data == "Q"):
print ("Quit")
break
client_socket.close()
server_socket.close()
數(shù)據(jù) = client_socket.recv（1024）：通過客戶端套接字client_socket接收數(shù)據(jù)并將其分配給變量數(shù)據(jù)。一次最多可以接收 1024 個(gè)字符。

最后，在所有編程之后，使用以下代碼關(guān)閉客戶端和服務(wù)器連接：

client_socket.close()
server_socket.close()

import bluetooth

import time

import RPi.GPIO as GPIO


m11=18

m12=23

m21=24

m22=25

GPIO.setwarnings(False)

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

GPIO.setup(m11, GPIO.OUT)

GPIO.setup(m12, GPIO.OUT)

GPIO.setup(m21, GPIO.OUT)

GPIO.setup(m22, GPIO.OUT)

GPIO.output(m11 , 0)

GPIO.output(m12 , 0)

GPIO.output(m21, 0)

GPIO.output(m22, 0)


server_socket=bluetooth.BluetoothSocket( bluetooth.RFCOMM )

port = 1

server_socket.bind(("",port))

server_socket.listen(1)



client_socket,address = server_socket.accept()

print "Accepted connection from ",address


def left_side_forward():

print "FORWARD LEFT"

GPIO.output(m21 , 1)

GPIO.output(m22 , 0)

time.sleep(.5)

GPIO.output(m11 , 1)

GPIO.output(m12 , 0)


def right_side_forward():

print "FORWARD RIGHT"

GPIO.output(m21 , 1)

GPIO.output(m22 , 0)

time.sleep(.5)

GPIO.output(m11 , 0)

GPIO.output(m12 , 1)


def forward():

print "FORWARD"

GPIO.output(m11 , 0)

GPIO.output(m12 , 0)

GPIO.output(m21 , 1)

GPIO.output(m22 , 0)


def left_side_reverse():

print "BACKWARD LEFT"

GPIO.output(m21 , 0)

GPIO.output(m22 , 1)

time.sleep(.5)

GPIO.output(m11 , 1)

GPIO.output(m12 , 0)


def right_side_reverse():

print "BACKWARD RIGHT"


GPIO.output(m21 , 0)

GPIO.output(m22 , 1)

time.sleep(.5)

GPIO.output(m11 , 0)

GPIO.output(m12 , 1)


def reverse():

print "BACKWARD"

GPIO.output(m11 , 0)

GPIO.output(m12 , 0)

GPIO.output(m21 , 0)

GPIO.output(m22 , 1)


def stop():

print "STOP"

GPIO.output(m11 , 0)

GPIO.output(m12 , 0)

GPIO.output(m21 , 0)

GPIO.output(m22 , 0)



data=""

while 1:

data= client_socket.recv(1024)

print "Received: %s" % data

if (data == "F"):

forward()

elif (data == "L"):

left_side_forward()

elif (data == "R"):

right_side_forward()

elif (data == "B"):

reverse()

elif (data == "A"):

left_side_reverse()

elif (data == "P"):

right_side_reverse()

elif data == "S":

stop()

elif (data == "Q"):

print ("Quit")

break

client_socket.close()

server_socket.close()