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[教程] 如何用无线键盘控制树莓派小车

Raspberry Pi Raspberry Pi 6958 人阅读 | 2 人回复 | 2018-10-12

0×01 所需材料

1.树莓派小车。（树莓派小车的安装不是本文重点，如果读者不熟悉小车的安装，请自行搜索。）


2.无线键盘。


0×02 方案

在树莓派系统上搭建两个服务：键盘监听服务和小车转向控制服务。

键盘监听服务主要用于监听键盘的按键，并将按键发送给小车转向控制服务。

小车转向控制服务主要用于驱动小车转向。

说明：本文中小车安装的是raspbian系统，是基于linux内核的debian系统。

按键与小车动作映射关系如下：


0×03 键盘监听服务设计
首先确定键盘对应的event，可以输入如下命令查询。
  1. cat /proc/bus/input/devices
复制代码
查询结果如下：
  1. 省略 …

  3. I: Bus=0003 Vendor=03f0 Product=034a Version=0110

  5. N: Name=”Chicony HP Elite USB Keyboard”

  7. P: Phys=usb-0000:00:14.0-5/input1

  9. S: Sysfs=/devices/pci0000:00/0000:00:14.0/usb1/1-5/1-5:1.1/0003:03F0:034A.0003/input/input9

  11. U: Uniq=

  13. H: Handlers=kbd event6

  15. B: PROP=0

  17. B: EV=1f

  19. B: KEY=3f0003007f 0 0 483ffff17aff32d bf54444600000000 1 130f938b17c000 677bfad941dfed 9ed68000004400 10000002

  21. B: REL=40

  23. B: ABS=100000000

  25. B: MSC=10

  27. 省略 …
复制代码

我的设备中键盘对应的是event6（注意：不同设备对应的event号是不同的）。

键盘监听核心代码：
  1. #define KEYSTATUS_IS_UP   (0)   //键盘按键抬起

  3. void *listenKeyboardThread(void *arg) {

  5.     int keys_fd;
  6.     char ret[2];
  7.     struct input_event t;
  8.     keys_fd = open("/dev/input/event6", O_RDWR);
  9.     if (keys_fd <= 0)
  10.     {
  11.         printf("open /dev/input/event6 device error!\n");
  12.         return 0;
  13.     }

  15.     while (1)
  16.     {
  17.         if (read(keys_fd, &t, sizeof (t)) == sizeof (t))
  18.         {
  19.             if (t.type == EV_KEY )
  20.             {
  21. //                printf("\r\nkey:%d %d %d \r\n", t.type, t.code, t.value);

  23.                 // 上键
  24.                 if ( KEY_UP==t.code&&KEYSTATUS_IS_UP!=t.value) {
  25.                     // 前进
  26.                     std::cout << "command: CARRUN FORWARD"<< std::endl;
  27.         
  28.                     DirectionReq *req = new DirectionReq();
  29.                     req->setValue(DIRECTION_FORWARD);
  30.                     ControlManager::instance()->postActionReq(req);
  31.                 }
  32.                 else if ( KEY_UP==t.code&&KEYSTATUS_IS_UP==t.value) {
  33.                     // 停车
  34.                     std::cout << "command: CARRUN STOP"<< std::endl;
  35.         
  36.                     StatusReq *req = new StatusReq();
  37.                     ControlManager::instance()->postStatusReq(req);
  38.                 }

  40.                 // 下键
  41.                 if ( KEY_DOWN==t.code&&KEYSTATUS_IS_UP!=t.value) {
  42.                     // 后退
  43.                     std::cout << "command: CARRUN BACK"<< std::endl;
  44.         
  45.                     DirectionReq *req = new DirectionReq();
  46.                     req->setValue(DIRECTION_BACK);
  47.                     ControlManager::instance()->postActionReq(req);
  48.                 }
  49.                 else if ( KEY_DOWN==t.code&&KEYSTATUS_IS_UP==t.value) {
  50.                     // 停车
  51.                     std::cout << "command: CARRUN STOP"<< std::endl;
  52.         
  53.                     StatusReq *req = new StatusReq();
  54.                     ControlManager::instance()->postStatusReq(req);
  55.                 }

  57.                 // 左键
  58.                 if ( KEY_LEFT==t.code&&KEYSTATUS_IS_UP!=t.value) {
  59.                     // 左转
  60.                     std::cout << "command: CARRUN LEFT"<< std::endl;
  61.         
  62.                     DirectionReq *req = new DirectionReq();
  63.                     req->setValue(DIRECTION_LEFT);
  64.                     ControlManager::instance()->postActionReq(req);   
  65.                 }
  66.                 else if ( KEY_LEFT==t.code&&KEYSTATUS_IS_UP==t.value) {
  67.                     // 停车
  68.                     std::cout << "command: CARRUN STOP"<< std::endl;
  69.         
  70.                     StatusReq *req = new StatusReq();
  71.                     ControlManager::instance()->postStatusReq(req);
  72.                 }

  74.                 // 右键
  75.                 if ( KEY_RIGHT==t.code&&KEYSTATUS_IS_UP!=t.value) {
  76.                     // 右转
  77.                     std::cout << "command: CARRUN RIGHT"<< std::endl;
  78.         
  79.                     DirectionReq *req = new DirectionReq();
  80.                     req->setValue(DIRECTION_RIGHT);
  81.                     ControlManager::instance()->postActionReq(req);   
  82.                 }
  83.                 else if ( KEY_RIGHT==t.code&&KEYSTATUS_IS_UP==t.value) {
  84.                     // 停车
  85.                     std::cout << "command: CARRUN STOP"<< std::endl;
  86.         
  87.                     StatusReq *req = new StatusReq();
  88.                     ControlManager::instance()->postStatusReq(req);
  89.                 }

  91.             }
  92.         }
  93.     }

  95.     close(keys_fd);
  96. }
复制代码

0×04 小车转向控制服务设计

小车转向控制服务采用C++语言和python语言混合编程实现。

python语言程序只用于控制小车的动作：前进、后退、左转、右转、停止。

C++语言程序是整个控制系统的核心，用于控制小车动作的逻辑控制。

用python控制小车动作的代码如下：
  1. #!/usr/bin/Python
  2. # -*- coding: UTF-8 -*-

  4. #引入gpio的模块
  5. import RPi.GPIO as GPIO
  6. import time


  9. #设置in1到in4接口
  10. IN1 = 12
  11. IN2 = 16
  12. IN3 = 18
  13. IN4 = 22

  15. #初始化接口
  16. def car_init():
  17.     #设置GPIO模式
  18.     GPIO.setmode(GPIO.BOARD)

  20.     GPIO.setup(IN1,GPIO.OUT)
  21.     GPIO.setup(IN2,GPIO.OUT)
  22.     GPIO.setup(IN3,GPIO.OUT)
  23.     GPIO.setup(IN4,GPIO.OUT)

  25. #前进的代码
  26. def car_forward():
  27.     GPIO.output(IN1,GPIO.HIGH)
  28.     GPIO.output(IN2,GPIO.LOW)
  29.     GPIO.output(IN3,GPIO.HIGH)
  30.     GPIO.output(IN4,GPIO.LOW)
  31.     time.sleep(0.15)
  32.     GPIO.cleanup()

  34. #后退
  35. def car_back():
  36.     GPIO.output(IN1,GPIO.LOW)
  37.     GPIO.output(IN2,GPIO.HIGH)
  38.     GPIO.output(IN3,GPIO.LOW)
  39.     GPIO.output(IN4,GPIO.HIGH)
  40.     time.sleep(0.15)
  41.     GPIO.cleanup()

  43. #左转
  44. def car_left():
  45.     GPIO.output(IN1,False)
  46.     GPIO.output(IN2,False)
  47.     GPIO.output(IN3,GPIO.HIGH)
  48.     GPIO.output(IN4,GPIO.LOW)
  49.     time.sleep(0.15)
  50.     GPIO.cleanup()

  52. #右转
  53. def car_right():
  54.     GPIO.output(IN1,GPIO.HIGH)
  55.     GPIO.output(IN2,GPIO.LOW)
  56.     GPIO.output(IN3,False)
  57.     GPIO.output(IN4,False)
  58.     time.sleep(0.15)
  59.     GPIO.cleanup()

  61. #停止
  62. def car_stop():
  63.     GPIO.output(IN1,GPIO.LOW)
  64.     GPIO.output(IN2,GPIO.LOW)
  65.     GPIO.output(IN3,GPIO.LOW)
  66.     GPIO.output(IN4,GPIO.LOW)
  67.     GPIO.cleanup()
复制代码

控制系统的代码就不粘贴了，只把设计过程中遇到的问题与大家分享下。

控制系统在设计过程中遇到这样一个问题：
如果按键一直按下，当按键抬起时小车不会立刻停止，而是过一下才会停止。

导致问题发生的原因：
由于按键一直按下会有大量的按键请求发送过来，而小车的动作响应要慢于键盘按键响应，会有大量的按键按下请求堆积在处理线程中，而按键抬起请求处于队列最末尾，是最后执行的，所以当按键抬起时小车才不会立刻停止。

修正方案：
按键抬起事件要最优先处理，处理完按键抬起事件后将堆积的按键按下队列清空。

0×05 结束
到此整个小车控制系统就介绍完了。
最后，整套代码已经发到了百度网盘上。

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本文作者：xutiejun，转载自 FreeBuf


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沙发

sdadaf

发表于 2018-11-24 01:48:40 | 只看该作者

前排沙发

由于按键一直按下会有大量的按键请求发送过来，而小车的动作响应要慢于键盘按键响应，会有大量的按键按下请求堆积在处理线程中，而按键抬起请求处于队列最末尾，是最后执行的，所以当按键抬起时小车才不会立刻停止。
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