*本文作者：xutiejun，本文属 FreeBuf 原创奖励计划，未经许可禁止转载。
网上有很多介绍树莓派小车的控制方案，但是搜索了一圈却发现没有无线键盘的控制方案。挑战未知，才更有趣。
0x01 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。
0x02 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：
| 按键事件 | 小车动作 |
|---|---|
| 方向键上按下 | 小车前进 |
| 方向键上抬起 | 小车停止 |
| 方向键下按下 | 小车后退 |
| 方向键下抬起 | 小车停止 |
| 方向键左按下 | 小车左转 |
| 方向键左抬起 | 小车停止 |
| 方向键右按下 | 小车右转 |
| 方向键右抬起 | 小车停止 |
0x03 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。
cat /proc/bus/input/devices 查询结果如下：
省略 …
I: Bus=0003 Vendor=03f0 Product=034a Version=0110
N: Name=”Chicony HP Elite USB Keyboard”
P: Phys=usb-0000:00:14.0-5/input1
S: Sysfs=/devices/pci0000:00/0000:00:14.0/usb1/1-5/1-5:1.1/0003:03F0:034A.0003/input/input9
U: Uniq=
H: Handlers=kbd event6
B: PROP=0
B: EV=1f
B: KEY=3f0003007f 0 0 483ffff17aff32d bf54444600000000 1 130f938b17c000 677bfad941dfed 9ed68000004400 10000002
B: REL=40
B: ABS=100000000
B: MSC=10
省略 …
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：
#define KEYSTATUS_IS_UP (0) //键盘按键抬起
void *listenKeyboardThread(void *arg) {
int keys_fd;
char ret[2];
struct input_event t;
keys_fd = open("/dev/input/event6", O_RDWR);
if (keys_fd <= 0)
{
printf("open /dev/input/event6 device error!\n");
return 0;
}
while (1)
{
if (read(keys_fd, &t, sizeof (t)) == sizeof (t))
{
if (t.type == EV_KEY )
{
// printf("\r\nkey:%d %d %d \r\n", t.type, t.code, t.value);
// 上键
if ( KEY_UP==t.code&&KEYSTATUS_IS_UP!=t.value) {
// 前进
std::cout << "command: CARRUN FORWARD"<< std::endl;
DirectionReq *req = new DirectionReq();
req->setValue(DIRECTION_FORWARD);
ControlManager::instance()->postActionReq(req);
}
else if ( KEY_UP==t.code&&KEYSTATUS_IS_UP==t.value) {
// 停车
std::cout << "command: CARRUN STOP"<< std::endl;
StatusReq *req = new StatusReq();
ControlManager::instance()->postStatusReq(req);
}
// 下键
if ( KEY_DOWN==t.code&&KEYSTATUS_IS_UP!=t.value) {
// 后退
std::cout << "command: CARRUN BACK"<< std::endl;
DirectionReq *req = new DirectionReq();
req->setValue(DIRECTION_BACK);
ControlManager::instance()->postActionReq(req);
}
else if ( KEY_DOWN==t.code&&KEYSTATUS_IS_UP==t.value) {
// 停车
std::cout << "command: CARRUN STOP"<< std::endl;
StatusReq *req = new StatusReq();
ControlManager::instance()->postStatusReq(req);
}
// 左键
if ( KEY_LEFT==t.code&&KEYSTATUS_IS_UP!=t.value) {
// 左转
std::cout << "command: CARRUN LEFT"<< std::endl;
DirectionReq *req = new DirectionReq();
req->setValue(DIRECTION_LEFT);
ControlManager::instance()->postActionReq(req);
}
else if ( KEY_LEFT==t.code&&KEYSTATUS_IS_UP==t.value) {
// 停车
std::cout << "command: CARRUN STOP"<< std::endl;
StatusReq *req = new StatusReq();
ControlManager::instance()->postStatusReq(req);
}
// 右键
if ( KEY_RIGHT==t.code&&KEYSTATUS_IS_UP!=t.value) {
// 右转
std::cout << "command: CARRUN RIGHT"<< std::endl;
DirectionReq *req = new DirectionReq();
req->setValue(DIRECTION_RIGHT);
ControlManager::instance()->postActionReq(req);
}
else if ( KEY_RIGHT==t.code&&KEYSTATUS_IS_UP==t.value) {
// 停车
std::cout << "command: CARRUN STOP"<< std::endl;
StatusReq *req = new StatusReq();
ControlManager::instance()->postStatusReq(req);
}
}
}
}
close(keys_fd);
}0x04 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：
#!/usr/bin/Python
# -*- coding: UTF-8 -*-
#引入gpio的模块
import RPi.GPIO as GPIO
import time
#设置in1到in4接口
IN1 = 12
IN2 = 16
IN3 = 18
IN4 = 22
#初始化接口
def car_init():
#设置GPIO模式
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(IN1,GPIO.OUT)
GPIO.setup(IN2,GPIO.OUT)
GPIO.setup(IN3,GPIO.OUT)
GPIO.setup(IN4,GPIO.OUT)
#前进的代码
def car_forward():
GPIO.output(IN1,GPIO.HIGH)
GPIO.output(IN2,GPIO.LOW)
GPIO.output(IN3,GPIO.HIGH)
GPIO.output(IN4,GPIO.LOW)
time.sleep(0.15)
GPIO.cleanup()
#后退
def car_back():
GPIO.output(IN1,GPIO.LOW)
GPIO.output(IN2,GPIO.HIGH)
GPIO.output(IN3,GPIO.LOW)
GPIO.output(IN4,GPIO.HIGH)
time.sleep(0.15)
GPIO.cleanup()
#左转
def car_left():
GPIO.output(IN1,False)
GPIO.output(IN2,False)
GPIO.output(IN3,GPIO.HIGH)
GPIO.output(IN4,GPIO.LOW)
time.sleep(0.15)
GPIO.cleanup()
#右转
def car_right():
GPIO.output(IN1,GPIO.HIGH)
GPIO.output(IN2,GPIO.LOW)
GPIO.output(IN3,False)
GPIO.output(IN4,False)
time.sleep(0.15)
GPIO.cleanup()
#停止
def car_stop():
GPIO.output(IN1,GPIO.LOW)
GPIO.output(IN2,GPIO.LOW)
GPIO.output(IN3,GPIO.LOW)
GPIO.output(IN4,GPIO.LOW)
GPIO.cleanup()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。
0x05 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。
链接: https://pan.baidu.com/s/1sA8t9mCH_TJegjdE5ggXMg 提取码: w3s2
*本文作者：xutiejun，本文属 FreeBuf 原创奖励计划，未经许可禁止转载。
来源：freebuf.com 2018-10-09 08:30:17 by: xutiejun
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