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【樹莓派+.NET MF打造視訊監控智能車】控制篇(樹莓派)

對已經具備一定Linux基礎的人來說,樹莓派學習起來應該非常簡單自然。在他們眼中,樹莓派就是一個簡易版的,卡通版的Linux而已。但是對我這樣一個早已習慣微軟技術生态系統的人或者初學者來說,要實作一個簡單程式的編寫、編譯到運作,還是不太容易的。

【樹莓派+.NET MF打造視訊監控智能車】控制篇(樹莓派)

上圖是我搭建的一個相對完整的樹莓派開發環境,有顯示(HDMI轉VGA->7寸顯示屏800*480),有鍵盤和滑鼠等,當然這些不是必須的,隻是對初學者來說,顯的比較直覺。

為了降低學習和開發難度,樹莓派上提供多種程式設計語言選擇,比如Python、Java、C/C++等linux可支援的開發語言。在圖形界面下,可以在IDE環境相對簡單的進行Python程式設計、調試、運作等。如果基于第三方支援庫,還可以用Python操控GPIO等。

出于對C/C++語言的熱愛,我還是選擇了基于GNU C進行程式開發,下圖是已經安裝到智能小車上的樹莓派。我們需要搭建一個沒有顯示、滑鼠和鍵盤下的程式設計、部署、運作調試環境。

【樹莓派+.NET MF打造視訊監控智能車】控制篇(樹莓派)

至于如何燒寫樹莓派的系統到SD卡上,我們這裡就不再熬叙了,已有很多入門文章進行了相關的講解和說明。本篇文章主要介紹,搭建一個便于和Windows平台互動的程式設計平台,借助wiringPi C/C++庫,操作GPIO和序列槽通信。

第一步:遠端登入樹莓派

我們選擇安裝的樹莓派系統鏡像為Raspbian,系統預設啟動後,就是支援遠端SSH連接配接的。我們可以下載下傳一個免費的PuTTY工具軟體進行遠端連接配接。

【樹莓派+.NET MF打造視訊監控智能車】控制篇(樹莓派)
打開連接配接,輸入使用者名:pi 密碼:raspberry(預設) 會出現如下畫面。
【樹莓派+.NET MF打造視訊監控智能車】控制篇(樹莓派)

第二步:安裝簡易FTP服務

為了便于把Windows系統中已經寫好的C檔案部署到樹莓派中,我們安裝一個簡單的FTP服務。我們選擇的是一個開源的比較輕量級的FTP伺服器vsftpd,下面簡單說一下安裝步驟:

1、  安裝vsftpd服務

sudo apt-get install vsftpd

2、  開啟vsftpd服務

sudo service vsftpd start

3、  修改配置檔案

sudo nano /etc/vsftpd.conf

找到并修改

anonymous_enable=NO   //不允許匿名通路

local_enable=YES        //允許本地使用者通路

write_enable=YES        //允許寫

local_umask=022         //設定上傳後檔案權限掩碼

存盤退出。

4、  重新開機vsftpd服務

sudo service vsftpd restart

 打開windows上任意一款FTP用戶端軟體(我一直使用的是FlashFXP),配置相關IP、使用者和密碼(使用者名:pi 密碼:raspberry)。

【樹莓派+.NET MF打造視訊監控智能車】控制篇(樹莓派)
連接配接成功後,會出現如下畫面:
【樹莓派+.NET MF打造視訊監控智能車】控制篇(樹莓派)

第三步:安裝wiringPi庫

 WiringPi是第三方封裝的一個針對樹莓派平台的GPIO控制庫函數,WiringPi遵守GUN Lv3。wiringPi使用C或者C++開發并且可以被其他語言轉包應用。

詳情請參見這篇文章:

http://blog.csdn.net/xukai871105/article/details/17737005 有了以上三步的準備,我們就可以在Windows編寫開發C語言代碼,遠端部署到樹莓派,通過樹莓派上的GCC工具進行編譯,然後執行。編寫代碼之前,我們先了解一下樹莓派的GPIO接口,如下圖所示:
【樹莓派+.NET MF打造視訊監控智能車】控制篇(樹莓派)

我們需要完成三個功能,一、GPIO控制一個LED閃爍;二、通過序列槽和淩霄闆進行通信;三、輸出PWM信号控制舵機。

下面我們将一一介紹上面三個功能的實作。

1、GPIO控制LED燈閃爍

硬體接線:我們選擇一個LED發光二極管,焊接一個1K左右的電阻,把一根杜邦線剪開,分别焊接到二極管兩個管腳上(其中一個焊接在電阻另外一端)。LED較長的管腳為正極,我們接在樹莓派第11管腳上,也就是GPIO0上。另外一端,我們接在25管腳上(可任意接在一個标有0V的管腳上)。

我們在記事本(推薦使用EverEdit)編寫相關代碼,如下圖所示:

【樹莓派+.NET MF打造視訊監控智能車】控制篇(樹莓派)
把LED.C檔案通過FlashFXP上傳到樹莓派上去。用GCC進行編譯,然後執行,如下圖所示:
【樹莓派+.NET MF打造視訊監控智能車】控制篇(樹莓派)

如果硬體沒有問題,那麼你應該可以看到LED燈在閃爍了。

2、樹莓派和淩霄開發闆序列槽通信

2.1 關閉序列槽調試功能

序列槽還不能直接使用,因為預設是綁定調試端口的,是以我們必須先關閉該功能。

指令行中輸入如下指令:

sudo nano /boot/cmdline.txt           

将以下内容

dwc_otg.lpm_enable=0 console=ttyAMA0,115200 kgdboc=ttyAMA0,115200console=tty1 root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 elevator=deadline rootwait           

改為

dwc_otg.lpm_enable=0 console=tty1 root=/dev/mmcblk0p2rootfstype=ext4 elevator=deadline rootwait           

輸入如下指令:

sudo nano /etc/inittab           
#Spawn a getty on Raspberry Pi serial line

T0:23:respawn:/sbin/getty -L ttyAMA0 115200 vt100           
#Spawn a getty on Raspberry Pi serial line

#T0:23:respawn:/sbin/getty -L ttyAMA0 115200 vt100           

然後重新開機樹莓派。

2.2 硬體接線

8号管腳為TX,10号管腳為RX,是TTL電平的,我們和淩霄開發闆的子闆接口19和20管腳進行連接配接。

樹莓派 8  (TX) -- 淩霄開發闆19(RX)

樹莓派 10 (RX) -- 淩霄開發闆20(TX)

樹莓派 6  (0v) -- 淩霄開發闆03(GND)

2.3 .NET Micro Framework序列槽程式設計

我們要求的功能相對簡單,并不要求雙向通信,淩霄開發闆接收到控制攝像頭雲台的按鍵資訊後,直接發送給樹莓派(如果通過網絡遠端控制小車,則可以由樹莓派通過wifi socket程式設計擷取遠端的按鍵控制資訊,然後通過序列槽發給淩霄開發闆,由後者控制小車,後續如果有時間,可以做一個這方面的功能)。

序列槽定義:

  static SerialPort piPort = newSerialPort("COM4",9600);           

在Main函數中,進行序列槽打開操作:

piPort.Open();           

在按鍵事件中發送按鍵資訊:

static void ps2_Click(object sender, PS2.ButtonArgs e)

{

    if (e.key == PS2.Key.RRocker)

    {

        PS2 ps2 = (PS2)sender;

        PS2.ButtonArgsbutton = ps2.GetButton(PS2.Key.L2);

        if (button.state == 1)  //按下L2按鍵,我們才發送搖杆的資訊

        {

           byte[] buffer = newbyte[] { 0xAA, (byte)e.x,(byte)e.y, 0x55 };

           piPort.Write(buffer, 0, 4);

           piPort.Flush();

        }

}

}           

2.4 樹莓派序列槽程式設計

打開序列槽:

if ((fd = serialOpen ("/dev/ttyAMA0", 9600)) < 0)

{

    fprintf (stderr,"Unable to open serial device: %s\n", strerror (errno)) ;

    return 1;

}           

接收資料:

while(1)

{

           if(serialDataAvail (fd)>=4)   //判斷接收緩沖區的個數

           {

              if (read (fd, buffer, 4) == 4)

              {                   

                        if(buffer[0]==0xAA &&buffer[3]==0x55)

                        {

                                printf("x:%dy:%d\r\n",buffer[1],buffer[2]);               

                        }

              }

           }

           else

           {

              delay (10) ;

      }

}           

注:WiringPi對外封裝并沒有提供序列槽read函數,隻提供了單個字元的擷取,我們直接采用linux本身提供的read函數。

2.5 通信測試

編寫相關檔案,傳輸到樹莓派,然後進行編譯。運作程式後,我們操作Sony PS2按鍵,應該可以看到如下資訊輸出:

【樹莓派+.NET MF打造視訊監控智能車】控制篇(樹莓派)

3、樹莓派PWM輸出控制

樹莓派僅提供一個實體硬體PWM輸出IO,也就是GPIO1,第12管腳。實際測試發現,其周期為6.64us左右,WiringPi封裝的接口還不能修改該周期的大小(後續有時間可以研究一下底層相關代碼),這不符合舵機控制的需要,舵機一般要求20ms左右的周期。另外攝像頭雲台是控制兩路舵機,是以一個實體硬體PWM也不夠。是以我們采用軟PWM,也就是用普通的GPIO,通過時鐘中斷,模拟PWM方波輸出。

我們用GPIO1(12管腳)和GPIO2(13管腳)來模拟PWM輸出,是以硬體接線也是舵機的PWM信号輸入管腳和樹莓派的這兩個管腳相連(舵機5V的供電專門供,不要直接從樹莓派5V管腳上取)。

PWM初始化代碼:

#define PWM1  1

#define PWM2  2

softPwmCreate (PWM1, pwmV1, 200) ; //1=100us  7~28  

softPwmCreate (PWM2, pwmV2, 200) ; //1=100us  7~28  
           

在序列槽的資訊接收中,輸出PWM,進而控制舵機。

if (read (fd, buffer, 4) == 4)

{                     

    if(buffer[0]==0xAA&& buffer[3]==0x55)

    {

          pwmV1 = 7 +(int)(buffer[1]*21.0/255.0); //x

          pwmV2 = 7 + (int)(buffer[2]*21.0/255.0); //y

          softPwmWrite(PWM1,pwmV1);        
         softPwmWrite(PWM2,pwmV2);                                

    }                

}           

部署到樹莓派,編譯,運作,如果我們手頭有示波器,我們應該可以看到GPIO1和GPIO2輸出的波形。

以上程式如果和淩霄闆共同運作,應該可以看到如下效果:

視訊連結:

http://v.youku.com/v_show/id_XNjY2MTE1NjQ0.html

文章導航:

1、【樹莓派+.NET MF打造視訊監控智能車】遙控篇

2、【樹莓派+.NET MF打造視訊監控智能車】控制篇(.NETMF)

3、【樹莓派+.NET MF打造視訊監控智能車】控制篇(樹莓派)

4、【樹莓派+.NET MF打造視訊監控智能車】視訊篇

小結:

1、 樹莓派硬體設計小巧,會讓一些人因為樹莓派而喜歡上Linux。

2、 Linux畢竟不是一個實時系統,在做軟PWM的時候,你會發現舵機會抖動,并且幅度還不小(由于淩霄系統已經提供了16路PWM,是以後續還是有淩霄系統控制所有的舵機)

3、 Linux系統的鏡像大概2.8G左右,和淩霄系統的幾百K相比,還是挺重量級的,并且啟動時間會比較長一些。

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