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【N32G457 】基于RT-Thread和N32G457的Python智能小车

发布于 2022-03-19 15:08:49 浏览：967 订阅该版

[tocm]

【N32G457 】基于RT-Thread和N32G457的Python智能小车

【应用的背景】
智能小车在编程和嵌入式教育中是一个经典的案例，Python 是一种高级语言，有着易学，易用，抽象能力强，跨平台能力强的特点。

本项目中，使用 NG32G457 开发板，基于 PikaScript 超轻量级 Python 引擎，搭建了一个 Python 智能小车，这个项目在编程教育方面，有一定的参考价值。

【实现功能】
1. Python 交互式控制小车的各个轮子的转速。
2. Python 交互式读取红外传感器的返回值。
3. 使用 Python 编程，实现了小车的智能避障功能。

【开发板和RT-Thread使用情况概述】
开发板使用的是 RT-Thread 开发者大赛提供的 N32G457 评估板。
使用了开发板的 PWM, GPIO 功能。
使用了 RT-Thread 的 PikaScript 软件包，提供 Python 引擎。
使用了 PikaScript 的 pikaRTDevice 模块，驱动开发板的 PWM， GPIO。
使用了 PikaScript 的 pikaRTThread 模块，实现了延时和线程的挂起。

【硬件框架】
硬件包含以下几个部分：

![image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220325/ef5c4b52f035f1b75c52e33eacd43312.png)

1. 小车机械框架：小车底盘，电机，轮胎。
2. 电源电路和电池：3.7V 锂电池，锂电池充电电路。
3. 红外传感器。
4. 电机驱动电路。
5. NG32G457 主控制器。

【软件框架说明】
软件包含以下几个部分：

![image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220325/036b5b4dffe80b7f49020695a8ce7139.png)

1. NG32G457 的 BSP。
2. PikaScript 软件包。
3. PikaScript 模块管理文件 reqeustment.txt。
4. 控制小车的 Python 代码 main.py。

【软件模块说明】
1. NG32G457 的 BSP：
    由 RT-Thread Studio 生成的模板工程。
2. PikaScript 软件包。
    参考 [PikaScript 开发文档](https://pikadoc.readthedocs.io/zh/latest/%E4%BB%8E%20RT-Thread%20%E8%BD%AF%E4%BB%B6%E5%8C%85%E5%BC%80%E5%A7%8B.html)，使用 RT-Thread Studio 安装 PikaScript 软件包。
    
3. 在工程中的 packages/pikascript-latest/requestment.txt 中写入 PikaScript 需要安装的内核，模块及相应版本。
    ```
    pikascript-core==v1.4.1
    PikaStdLib==v1.4.1
    PikaStdDevice==v1.4.4
    pikaRTThread==v1.1.1
    pikaRTDevice==v1.0.0
    ```
4. 在 packages/pikascript-latest/main.py 中编写 Python 代码，实现小车的避障功能。
    (1) 导入模块：
    ``` python
    import PikaStdLib
    import pikaRTThread
    import pikaRTDevice
    import PikaDebug
    ```
    
    (2) 创建常用的工具对象:
    ``` python
    thread = pikaRTThread.Thread() #线程管理对象
    mem = PikaStdLib.MemChecker() #内存监控对象
    pdb = PikaDebug.Debuger() #调试器对象
    print('mem use max:')
    mem.max() #打印当前的内存占用
    ```
    编写硬件初始化代码：
    ``` python
    # A2
    Ain1 = pikaRTDevice.GPIO()
    Ain1.setId(16)
    Ain1.setMode('out')
    Ain1.enable()
    # A4
    Ain2 = pikaRTDevice.GPIO()
    Ain2.setId(20)
    Ain2.setMode('out')
    Ain2.enable()
    # A6
    Apwm = pikaRTDevice.PWM()
    Apwm.setName('tim3pwm1')
    Apwm.setChannel(1)
    Apwm.setFreq(1000)
    Apwm.setDuty(0)
    Apwm.enable()
    # A3
    Bin1 = pikaRTDevice.GPIO()
    Bin1.setId(17)
    Bin1.setMode('out')
    Bin1.enable()
    # A5
    Bin2 = pikaRTDevice.GPIO()
    Bin2.setId(21)
    Bin2.setMode('out')
    Bin2.enable()
    # A7
    Bpwm = pikaRTDevice.PWM()
    Bpwm.setName('tim3pwm2')
    Bpwm.setChannel(2)
    Bpwm.setFreq(1000)
    Bpwm.setDuty(0)
    Bpwm.enable()
    
    #PC4
    sensor1 = pikaRTDevice.GPIO()
    sensor1.setId(24)
    sensor1.setMode('in')
    sensor1.setPull('up')
    sensor1.enable()
    
    #PC5
    sensor2 = pikaRTDevice.GPIO()
    sensor2.setId(25)
    sensor2.setMode('in')
    sensor2.setPull('up')
    sensor2.enable()
    ```
    
    (3) 编写电机控制代码:
    ``` python
    def motor1(speed: float):
        if speed > 0:
            Ain1.high()
            Ain2.low()
            Apwm.setDuty(speed)
        else:
            Ain1.low()
            Ain2.high()
            Apwm.setDuty(-speed)
    
    
    def motor2(speed: float):
        if speed > 0:
            Bin1.high()
            Bin2.low()
            Bpwm.setDuty(speed)
        else:
            Bin1.low()
            Bin2.high()
            Bpwm.setDuty(-speed)
    ```
    
    (4) 编写小车的避障功能:
    ``` python
    def go():
        while True: 
            if not sensor2.read():
                print('turn right...')
                motor1(0.6)
                motor2(-0.6)
            elif not sensor1.read():
                print('turn left...')
                motor1(-0.6)
                motor2(0.6)
            else:
                print('forword...')
                motor1(0.6)
                motor2(0.6)
    ```
    (5) 启动小车:
    ``` python
    go()
    ```
【作品完整图片】
![微信图片_20220319154920.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220319/e822a487cdd9de25f3411312e98385b2.jpg.webp)
![微信图片_20220319154927.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220319/218ce4fbe05868a5c5bec1f7f2348f98.jpg.webp)
![微信图片_20220319154932.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220319/78aeba9fb9118d3e4380d42281e86c2a.jpg.webp)

【视频演示效果】
[https://www.bilibili.com/video/BV1DY411n7eD/](https://www.bilibili.com/video/BV1DY411n7eD/)

【代码地址】
1. Python 小车项目仓库：[https://gitee.com/Lyon1998/n32g45](https://gitee.com/Lyon1998/n32g45)
2. PikaScript 项目主仓库：[https://gitee.com/lyon1998/pikascript](https://gitee.com/lyon1998/pikascript)