野火【鲁班猫】卡片电脑创意氛围赛(第二期)+遥控小车RCcar

雨-p3755A

大家好!现在给大家分享一下参加野火鲁班猫氛围赛的遥控小车——RCCar。
以野火鲁班猫1（Lubancat 1）作为主控，纯python语言开发，运行的系统是ubuntu(Debian 10也行，完全兼容)。

可实现的功能如下：
控制直流减速电机转向、转速。
读取usb手柄数据。
电路预留OLED,LCD(IIC SPI)通信扩展接口。
实现驱动供电一体设计。
按键输入。
串口通信。
Led指示。

(PS:由于作者准备考研，事务繁杂，目前只能使小车实现遥控，一些交互手段只实现硬件设计，没有进行程序编写。后续可能通过ROS接入建图等，可继续关注野火论坛对应帖子或者b站视频)
项目展示

B站：【野火【鲁班猫】卡片电脑创意氛围赛（第二期）+遥控小车RCCar】 https://www.bilibili.com/video/B ... c4cdd38744cf2f76cff

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https://zhuanlan.zhihu.com/p/659263366

Gitee:https://gitee.com/open-zynq/lbc1-car.git

硬件设计
总原理图：

以上是根据实际调试后调整的第三版原理图。

PCB图：

第一版：

特点：通过XT60接口供电，采用国产AT8870驱动，适配IIC四脚OLED屏幕，引出串口用于交互，SPI接入无线模块用于远程通信，鲁班猫IO都加了200欧姆的阻抗，保护核心（这里说明一下，最好的处理办法是用双向隔离芯片，但是成本太大，就使用电阻勉强替代了），稳压稳定出的电压被引出，可以用来调试，没有按键，没有led灯

第二版：

特点：新增了io按键，新增了led灯，引出了XH2.54接口的IIC通信接口用于扩展，引出SPI接口用于扩展。控制板和鲁班猫供电板需要两路供电，按键没有加上拉

第三版：

特点：驱动电路和控制电路一体，只需一路供电，彻底摆脱充电宝，按键加了上拉，理论上更改驱动可以实现在TFTLCD界面上显示。

电路部分详细介绍：

暂略，待补充

软件部分

（1）控制电机转速
控制转速需要控制AT8870的PWM引脚的电平，野火教程文档里面有详细使用PWM的说明和例程，如下：
https://doc.embedfire.com/linux/rk356x/Python/zh/latest/circuit/pwm_output.html
本项目程序使用python-periphery库控制PWM。

（2）遥控数据读取
遥控数据需要通过pygame包去读取，这是我写的一个读取数据的例程，如下：
本项目程序使用pygame的 joystick模块读取，运行环境使用python3.7（应该python3都能用），pygame模块下载使用pip3 install命令即可，可能会因为超时而下载失败,需要科学上网的话可以参考这篇博客更改默认软件源pip3 或 pip更换源为国内源（提高python包下载安装速度）_pip3换源-CSDN博客。

1. #coding:utf-8
   
2. import pygame
   
3. from time import sleep
   
4. # 模块初始化
   
5. pygame.init()
   
6. pygame.joystick.init()
   
7. # 若只连接了一个手柄，此处带入的参数一般都是0
   
8. joystick = pygame.joystick.Joystick(0)
   
9. # 手柄对象初始化
   
10. joystick.init()
    
11. clock = pygame.time.Clock()
    
12. if __name__=='__main__':
    
13.    try:
    
14.       while True:
    
15.          for event_ in pygame.event.get():
    
16.             # 按键按下或弹起事件
    
17.             if event_.type==pygame.JOYBUTTONDOWN or event_.type == pygame.JOYBUTTONUP:
    
18.                buttons = joystick.get_numbuttons()
    
19.                # 获取所有按键状态信息
    
20.                for i in range(buttons):
    
21.                   button = joystick.get_button(i)
    
22.                   print("button " + str(i) +": " + str(button))
    
23.                   
    
24.             # 轴转动事件
    
25.             elif event_.type == pygame.JOYAXISMOTION:
    
26.                axes = joystick.get_numaxes()
    
27.                # 获取所有轴状态信息
    
28.                for i in range(axes):
    
29.                   axis = joystick.get_axis(i)
    
30.                   print("axis" +str(i) +":" + str(round(axis,2)))
    
31.             # 方向键改变事件
    
32.             elif event_.type == pygame.JOYHATMOTION:
    
33.                hats = joystick.get_numhats()
    
34.                # 获取所有方向键状态信息
    
35.                for i in range(hats):
    
36.                   hat = joystick.get_hat(i)
    
37.                   print("hat " + str(i) +": " + str(hat))
    
38.          joystick_count = pygame.joystick.get_count()
    
39.    except:
    
40.       print("\b\b  error")
    
41.    finally:
    
42.       pygame.quit()
    

复制代码

（3）OLED显示
OLED显示需要控制IIC引脚的电平，野火教程文档里面有详细使用IIC的说明和例程，如下：
4.I2C通讯 — [野火]Python应用开发实战指南—基于LubanCat-RK系列板卡 文档 (embedfire.com)
不过本项目程序使用adafruit_ssd1306库控制IIC，该库拥有比较丰富的控制方式。

我实现了IIC方式驱动OLED，文件在附件中，由于电路可以使用跳线更换SPI，所以兼容4脚OLED,7脚OLED，8脚TFT LCD，理论上可以更改驱动实现在LCD显示终端或者其他页面。
但是在使用LCD时我遇到了一个问题：
在运行st7735_spi.py时遇到了一个TypeError，它来自于displayio/_shape.py中的一行代码。这个错误表明我正在尝试对一个'type'对象进行下标操作，这是不允许的。这个问题通常出现在尝试使用Python 3.9或更高版本的功能，但是在Python 3.8或更低版本上运行时。
在我的情况下，看起来displayio库使用了Python 3.9的类型注解功能，但是你正在使用的Python版本是3.7。类型注解的列表形式（例如list[Area]）在Python 3.9中是合法的，但在3.8和更低版本中会导致这个错误。目前好像Lbcat不支持高版本的Python,只能先挖一个坑，等以后解决了

在此OLED显示基础上，我实现了滚动显示，

同时加入了开机自启动设置，在OLED上显示IP地址，CPU温度，CPU频率等，能够更加方便的实现调试。在这里我使用的是 systemd 服务，使用这种方法可以不断重启脚本，以解决各种软件或者硬件干扰。
为了实现目的，我们需要创建一个 systemd 启动服务，并把它放置在 /etc/systemd/system/ 目录下

可以看到我创建了一个名为systemd_test.service的文件
文件内容为

1. [Unit]
   
2. Description=my oled service
   
3. [Service]
   
4. ExecStart=python3 /home/cat/demo/python/oled/ssd1306_stats.py
   
5. Restart=always
   
6. Type=idle
   
7. [Install]
   
8. WantedBy=multi-user.target
   

复制代码

          其中ExecStart后面的是需要执行的程序
然后在终端执行下面两个命令即可

1. systemctl daemon-reload
   
2. systemctl enable systemd_test.service
   

复制代码

万事俱备之后，我们就可以重启系统啦

更新：如果在设置自启动服务时出错，请使用sudo 命令，另外在/etc/systemd/system/ 目录下创建文件，仍然需要sudo命令
重启服务命令sudo systemctl restart systemd_test.service

（4）mpu6050数据读取
mpu6050数据需要通过的adafruit_mpu6050包读取，示例如下：
Pythonadafruit-circuitpython-mpu6050包_程序模块 - PyPI - Python中文网 (cnpython.com)
本项目程序使用adafruit_mpu6050库读取，在使用这个库的过程中，我遇到了一些问题，故分享出来供大家参考，使用pip3 install安装包后，使用pip3 list能够看到包确实存在，但是使用import 引用包却找不到，笔者发现是安装路径没有在import的目录中。因此采用如下图方法，成功实现读取

（5）uart串行通信
uart串行通信需要使用UART模块，野火教程文档里面有详细使用UART的说明和例程，如下：
3.UART通讯 — [野火]Python应用开发实战指南—基于LubanCat-RK系列板卡 文档 (embedfire.com)
本项目仅引出引脚，做扩展使用。

（6）按键读取和LED指示
按键读取和LED指示需要使用periphery的GPIO模块，野火教程文档里面有详细使用GPIO的说明和例程，如下：
1. 控制GPIO — [野火]Python应用开发实战指南—基于LubanCat-RK系列板卡 文档(embedfire.com)
本项目程序使用python-periphery库进行控制，通过LED来显示遥控的指示命令。

附录：

雨-p3755A

更新：如果在设置自启动服务时出错，请使用sudo 命令，另外在/etc/systemd/system/ 目录下创建文件，仍然需要sudo命令
重启服务命令sudo systemctl restart systemd_test.service

おおおじ。

真不错