树莓派WIFI小车java版（三）小车java控制程序（续1）

seth.yang · 发表于 2015-7-1 16:33:53

由于帖子字数实在太多，只能拆出来发贴，接连

-- 接上一节内容 (http://www.shumeipai.net/thread-26817-1-1.html)
直流电机控制

直流电机是通过L298N控制板进行控制的。一块L298N控制板可以同时控制2路直流电机，其中，每路直流电机需要3根脚进行控制，一根使用PWM信号控制电机的转速，2路数字信号控制电机的转动状态，请参见下表

了解L298N的控制方式后，控制代码比较简单。

package org.dreamwork.smart.car.server.component;
public class Motor {
private GpioPinDigitalOutput pin0, pin1;
private PWM pwm;
private int speed = 3;
public static final int MAX_SPEED = 5, MIN_SPEED = 0;
public Motor (GpioPinDigitalOutput pin0, GpioPinDigitalOutput pin1, PWM pwm) {
this.pin0 = pin0;
this.pin1 = pin1;
this.pwm = pwm;
}
public int getSpeed () {
return speed;
}
public void setSpeed (int speed) {
if (speed < MIN_SPEED) speed = MIN_SPEED;
if (speed > MAX_SPEED) speed = MAX_SPEED;
this.speed = speed;
// 将速度映射为PWM占空比
pwm.setValue (.2f * speed);
}
public void forward () {
pin0.high ();
pin1.low ();
}
public void backward () {
pin0.low ();
pin1.high ();
}
public void stop () {
pin0.low ();
pin1.low ();
}
public void dispose () {
pin0.low ();
pin1.low ();
pwm.setValue (0);
}
}

复制代码

增加转向灯

这部分对于小车运动控制来说，不是必须的，但可以增加趣味性，同时更加接近现实情况：当车辆转弯时转向灯同时闪烁，指示车辆转弯的方向。

这部分的代码相当简单，就是控制一个LED灯的闪烁，唯一不同的事，采用线程，使得LED的闪烁不影响主线程（小车控制命令接收线程）

package org.dreamwork.smart.car.server.component;
import com.pi4j.io.gpio.GpioPinDigitalOutput;
import org.apache.log4j.Logger;
import org.dreamwork.smart.car.server.util.GpioHelper;
import org.dreamwork.smart.car.server.util.PausableThread;
/**
* Created by seth.yang on 2015/6/8.
*/
public class BlinkLED extends PausableThread {
private GpioPinDigitalOutput pin;
public BlinkLED (int pinIndex) {
super (true);
pin = GpioHelper.getDigitalOutputPin (pinIndex);
}
public boolean isBlinking () {
return !paused;
}
public void blink () {
proceed ();
}
@Override
protected void doWork () {
try {
pin.high ();
sleep (300);
pin.low ();
sleep (300);
} catch (Exception ex) {
// process exception
}
}
}

复制代码

摄像头

这个和java关系不大，和GPIO也没关系。通过java调用mjpg-streamer就行了。

拼装小车控制程序

小车动作控制部分介绍完了，可以将这些代码拼装成一台完整的小车了。

我们的小车需要：

l 两路舵机，用于控制摄像头的转动

l 四路直流电机（实际上我只用了两路，记得吗，我将左右两侧的2个电机并联了）

l 四路转向灯（实际上是也是两路，同上）

l 一路照明LED灯（好吧，上面的介绍中没有，但这不影响整体代码）

package org.dreamwork.smart.car.server.component;
import com.pi4j.io.gpio.GpioController;
import com.pi4j.io.gpio.GpioFactory;
import com.pi4j.io.gpio.GpioPinDigitalOutput;
import org.apache.log4j.Logger;
import org.dreamwork.smart.car.server.util.Config;
import org.dreamwork.smart.car.server.util.GpioHelper;
import org.dreamwork.smart.car.server.util.Rotate;
import java.io.*;
public class Car implements ServoListener {
private static final int
DIR_FORWARD = 1, DIR_BACKWARD = -1, DIR_STOP = 0,
DIR_TURN_LEFT = -2, DIR_TURN_RIGHT = 2;
/**
* 小车当前运动状态（前进，后退或停止）
*/
private int dir = DIR_STOP;
/**
* 小车上一次的运动状态
*/
private Integer backup_dir = null;
/**
* 小车转动状态（左转，右转，停止)
*/
private Rotate rotate;
/**
* 两路转向灯
*/
private BlinkLED leftLed, rightLed;
/**
* 两路舵机
*/
private Servo servo0, servo1;
/**
* 两路直流电机
*/
private Motor left_front, right_front;
/**
* 摄像头
*/
private Camera camera;
/**
* 配置文件
*/
private Config config;
/**
* 前灯
*/
private GpioPinDigitalOutput led;
private GpioController gpio;
private boolean shutdown = false;
public Car (Config config) throws IOException, InterruptedException {
this.config = config;
setup ();
}
/**
* 初始化
*/
private void setup () throws IOException, InterruptedException {
... // 读取配置文件，初始化各个部件
}
/**
* 使指定的LED灯闪烁
*/
private void toggleBlinkLed (BlinkLED led) {
...
}
/**
* 重置小车的各个状态
*/
public void reset () throws InterruptedException {
stop ();
servo0.reset ();
servo1.reset ();
camera.close ();
}
/**
* 销毁小车的各个部件，释放资源
*/
public void dispose () throws InterruptedException {
...
}
public void toggleLeftBlink () {
...
}
public void toggleRightBlink () {
...
}
public void forward () throws InterruptedException {
...
}
public void backward () throws InterruptedException {
...
}
public void stop () throws InterruptedException {
...
}
public void toggleServoLeft () {
...
}
public void toggleServoRight () {
...
}
public void toggleServoUp () {
...
}
public void toggleServoDown () {
...
}
public void toggleTurnLeft () throws InterruptedException {
...
}
public void toggleTurnRight () throws InterruptedException {
...
}
public void toggleLED () {
led.toggle ();
}
public void toggleCamera () throws IOException {
if (!camera.isOpened ())
camera.open ();
else
camera.close ();
}
public void servoLeft () {
servo0.increase ();
}
public void servoRight () {
servo0.decrease ();
}
public void stopHorizontalRotate () {
servo0.stopRotate ();
}
public void servoUp () {
servo1.decrease ();
}
public void servoDown () {
servo1.increase ();
}
public void stopVerticalRotate () {
servo1.stopRotate ();
}
public boolean isRotateUp () {
return rotate.isRotateUp ();
}
public boolean isRotateLeft () {
return rotate.isRotateLeft ();
}
public boolean isRotateDown () {
return rotate.isRotateDown ();
}
public boolean isRotateRight () {
return rotate.isRotateRight ();
}
}

复制代码

代码较长，抱歉没有更多的注释，不过我想看方法名应该差不多就能理解方法是干什么的了

值得一提的是控制转向。我们的小车是四驱的，并没有转向轮，那么如何转向呢？答案是差速转向：当左右两侧轮子的转速不同时，小车就不再沿直线运动了。

设小车左轮的速度为VL,右轮的转速为VR，那么理论上：

n 当VL = VR时，转弯半径为无穷大（直线）

n 当VL > VR>0时，小车右转，转弯半径 > 轴距

n 当VL > VR=0时，小车右转，转弯半径 = 轴距

n 当 VR = -VL时，小车右转，转弯半径 = 0

反之左转

我们的转弯代码取其中一种（我取的是一侧速率为0的方式，这取决于电机的减速比和轮胎的抓地力，如果电机减速比较小或轮胎抓地力较小，建议取VR = -VL，进行原地转弯）

...
// 一侧速率为0的转弯方式
private void turnLeft () throws InterruptedException {
left_front.setSpeed (5);
right_front.setSpeed (5);
if (dir == DIR_BACKWARD) {
left_forward ();
right_pause ();
} else {
left_pause ();
right_forward ();
}
leftLed.blink ();
}
// 原地转弯的方式
private void turnLeft () throws InterruptedException {
left_forward ();
right_backward ();
leftLed.blink ();
}
...

复制代码

指令

我们需要指令，来和小车的动作一一对应，枚举它就行了

package org.dreamwork.smart.car.server.io;
public enum Command {
DISPOSE (-2, false),
QUIT (-1, false),
STOP ( 0, false),
FORWARD (1, false),
BACKWARD (2, false),
TURN_LEFT (3, false),
TURN_RIGHT (4, false),
TOGGLE_LED (5, false),
TOGGLE_CAMERA (6, false),
TOGGLE_LEFT_BLINK (7, false),
TOGGLE_RIGHT_BLINK (8, false),
STOP_VERTICAL_SERVO (9, false),
STOP_HORIZONTAL_SERVO (10, false),
SPEED (11, false),
SERVO_UP (12, false),
SERVO_RIGHT (13, false),
SERVO_DOWN (14, false),
SERVO_LEFT (15, false),
LEFT_FORWARD (101, false),
LEFT_BACKWARD (102, false),
LEFT_PAUSE (103, false),
RIGHT_FORWARD (104, false),
RIGHT_BACKWARD (105, false),
RIGHT_PAUSE (106, false),
RESET (501, false)
;
public final int code;
public final boolean hasReturn;
private Command (int code, boolean hasReturn) {
this.code = code;
this.hasReturn = hasReturn;
}
}

复制代码

-- 还是写不下所有内容，只能再次拆楼。预告剩余内容包含：

网络监听部分
基于swing的测试前端
成品效果图和视频

不要走开哦

		自动登录	找回密码
密码			立即注册

[参考教程] 树莓派WIFI小车java版（三）小车java控制程序（续1）

相关帖子