（14）樹莓派B+使用L298N驅動控制四驅車並實現一個簡單的web控制端
阿新 • • 發佈：2019-01-24
在系列文章第12篇中提到了L298N，它是H橋雙路直流電機驅動，可以使雙路直流電機實現正轉或者反轉，並且通過ENDA和ENDB輸入PWM訊號，還可以實現加減速。本文用2塊L298N驅動板成功驅動了4個直流電機，實現了4輪同時向前、向後以及前向左轉、前向右轉甚至是後向左轉和後向右轉的功能，最後通過python的BaseHTTPServer模組（python3中是http.server模組）實現了一個控制小車的HTTP介面，另外用lighttpd啟動一個網頁，通過網頁中的ajax呼叫控制小車的HTTP介面，最終實現通過web的方式來控制智慧小車。
首先介紹一下L298N驅動的使用方法：
電源端（12V、GND、5V），輸入5V直流電到L298N的5V介面時，直流電機幾乎不能正常運轉，當我們輸入7-12V接到L298N的12V引腳時，該驅動板還可以在5V引腳輸入電壓供外部使用，所以輸入驅動板的電壓就接在12V引腳即可，經測試，5V輸入到12V引腳可以正常工作，小車的直流電機也可以正常工作。 邏輯輸入端（ENDA IN1 IN2 IN3 IN4 ENDB），分別連線樹莓派的GPIO介面，控制邏輯如下圖，在本人測試過程中，ENDB端是和IN1 IN2配合使用控制M1電機的，還請大家使用時先測試好：
關於加減速的PWM，我們先忽略，在實現了前進、後退和功能後，這個只是錦上添花的功能，而且可有可無。 接下來，我們就可以連線線路了，如果想要小車移動方便，最好使用移動電源來給樹莓派、小車供電（用4節1.5V電池也可以），本人使用的是重達1斤的2萬毫安時雙輸出口移動電源，正好可以給樹莓派和外接電路供電。如果暫時沒有移動電源，可以只做好測試工作，把小車架空，不要讓其隨意亂走。 樹莓派GPIO和L298N連線關係如下（BOARD編號模式下的GPIO引腳-L298N輸入引腳，都是高電平使能，其它引腳低電平）： 前輪驅動：18-ENDB, 22-ENDA, 11-左前前, 13-左前後, 15-右前前, 29-右前後 後輪驅動：38-ENDB, 40-ENDA, 31-左後前, 33-左後後, 35-右後前, 37-右後後 電源輸出：5V 1A- 樹莓派，5V 2.1A-外部電路（麵包板，2塊L298N驅動） L298N和電機：按照使用方法中的邏輯關係，每塊的OUT1 OUT2接一個電機，OUT3 OUT4接另外一個。 最好在連線前，就已經測試好電機的正負極，L298N連線時都保持一定的先後次序，如IN1 IN2 ENDB 控制 OUT1 OUT2從而控制電機1，這樣在寫程式測試時會方便很多。 手繪電路圖如下，其實比較簡單，就是線多而已：
L298N控制4驅直流電機的驅動如下（python2/python3）： L298N_car2.py #!/usr/bin/python2
#coding=utf-8
import RPi.GPIO as GPIO
import time
'''
使用2塊L298N驅動控制4個直流電機
前輪驅動：18-ENDB, 22-ENDA, 11-左前前, 13-左前後, 15-右前前, 29-右前後
後輪驅動：38-ENDB, 40-ENDA, 31-左後前, 33-左後後, 35-右後前, 37-右後後
'''
# 初始化設定引腳輸出
def init():
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(18, GPIO.OUT)
GPIO.setup(11, GPIO.OUT)
GPIO.setup(13, GPIO.OUT)
GPIO.setup(22, GPIO.OUT)
GPIO.setup(15, GPIO.OUT)
GPIO.setup(29, GPIO.OUT)
GPIO.setup(38, GPIO.OUT)
GPIO.setup(31, GPIO.OUT)
GPIO.setup(33, GPIO.OUT)
GPIO.setup(40, GPIO.OUT)
GPIO.setup(35, GPIO.OUT)
GPIO.setup(37, GPIO.OUT)
# 所有引腳置低電平，用於復位、停止執行的功能
def reset():
GPIO.output(18, GPIO.LOW)
GPIO.output(11, GPIO.LOW)
GPIO.output(13, GPIO.LOW)
GPIO.output(22, GPIO.LOW)
GPIO.output(15, GPIO.LOW)
GPIO.output(29, GPIO.LOW)
GPIO.output(38, GPIO.LOW)
GPIO.output(31, GPIO.LOW)
GPIO.output(33, GPIO.LOW)
GPIO.output(40, GPIO.LOW)
GPIO.output(35, GPIO.LOW)
GPIO.output(37, GPIO.LOW)
# 左前輪向前轉
def front_left_forward():
GPIO.output(18, GPIO.HIGH)
GPIO.output(11, GPIO.HIGH)
GPIO.output(13, GPIO.LOW)
# 右前輪向前轉
def front_right_forward():
GPIO.output(22, GPIO.HIGH)
GPIO.output(15, GPIO.HIGH)
GPIO.output(29, GPIO.LOW)
# 左後輪向前轉
def rear_left_forward():
GPIO.output(38, GPIO.HIGH)
GPIO.output(31, GPIO.HIGH)
GPIO.output(33, GPIO.LOW)
# 右後輪向前轉
def rear_right_forward():
GPIO.output(40, GPIO.HIGH)
GPIO.output(35, GPIO.HIGH)
GPIO.output(37, GPIO.LOW)
def front_left_back():
GPIO.output(18, GPIO.HIGH)
GPIO.output(11, GPIO.LOW)
GPIO.output(13, GPIO.HIGH)
def front_right_back():
GPIO.output(22, GPIO.HIGH)
GPIO.output(15, GPIO.LOW)
GPIO.output(29, GPIO.HIGH)
def rear_left_back():
GPIO.output(38, GPIO.HIGH)
GPIO.output(31, GPIO.LOW)
GPIO.output(33, GPIO.HIGH)
def rear_right_back():
GPIO.output(40, GPIO.HIGH)
GPIO.output(35, GPIO.LOW)
GPIO.output(37, GPIO.HIGH)
# 前進，4輪全部向前轉
def forward():
reset()
front_left_forward()
front_right_forward()
rear_left_forward()
rear_right_forward()
# 後退，4輪全部向後轉
def back():
reset()
front_left_back()
front_right_back()
rear_left_back()
rear_right_back()
# 前向左轉，右邊兩個輪子向前轉
def front_left_turn():
reset()
front_right_forward()
rear_right_forward()
time.sleep(0.3)
reset()
# 前向右轉
def front_right_turn():
reset()
front_left_forward()
rear_left_forward()
time.sleep(0.3)
reset()
# 後向左轉
def rear_left_turn():
reset()
rear_left_back()
front_left_back()
time.sleep(0.3)
reset()
# 後向右轉
def rear_right_turn():
reset()
rear_right_back()
front_right_back()
time.sleep(0.3)
reset()
# 停止
def stop():
reset()
# 測試各個功能點
if __name__ == "__main__":
init()
reset()
#front_left_forward()
#front_right_forward()
#rear_left_forward()
#rear_right_forward()
forward()
time.sleep(2)
back()
time.sleep(2)
front_left_turn()
time.sleep(1)
front_right_turn()
time.sleep(1)
rear_left_turn()
time.sleep(1)
rear_right_turn()
stop()
GPIO.cleanup()
驅動程式測試完畢以後，我們就可以寫一個HTTP server來提供通過HTTP的方式呼叫驅動介面。python實現HTTP Server不做詳細介紹，我們直接使用最簡單的方式即可，畢竟不會涉及多執行緒、併發。 參考程式如下： rasphttp2.py #!/usr/bin/python2
#coding=utf-8
from BaseHTTPServer import HTTPServer, BaseHTTPRequestHandler
import urllib
import L298N_car2 as car
from abc import ABCMeta, abstractmethod
class DispatcherHandler(BaseHTTPRequestHandler):
def do_GET(self):
print 'client:', self.client_address, 'reuest path:', self.path, \
'command:', self.command
#query = urllib.splitquery(self.path)
query= self.path.split('?', 1)
action = query[0]
params = {}
if len(query) == 2:
for key_value in query[1].split('&'):
kv = key_value.split('=')
if len(kv) == 2:
params[kv[0]] = urllib.unquote(kv[1]).decode("utf-8", "ignore") runCar = RunCar()
buf = {}
if self.path.startswith("/car?"):
buf["return"] = runCar.action(params)
else:
buf["return"] = -1
self.protocal_version = "HTTP/1.1"
self.send_response(200)
self.send_header("Content-type", "application/json; charset=UTF-8")
#self.send_header("Content-type", "test/html; charset=UTF-8")
self.send_header("Pragma", "no-cache")
self.send_header("Cache-Control", "no-cache")
self.end_headers()
self.wfile.write(buf)
def do_POST(self):
self.send_error(404)
class Job():
__metaclass__ = ABCMeta
@abstractmethod
def action(self, params):
pass
class RunCar(Job):
def __init__(self):
car.init()
#子類必須實現父類的抽象方法，否則例項化時會報錯
def action(self, params):
print params
act = int(params['a'])
if act == 1:
car.forward()
return 1
if act == 2:
car.back()
return 1
if act == 3:
car.front_left_turn()
return 1
if act == 4:
car.front_right_turn()
return 1
if act == 5:
car.rear_left_turn()
return 1
if act == 6:
car.rear_right_turn()
return 1
if act == 0:
car.stop()
return 1
else:
return -1
if __name__ == "__main__":
PORT_NUM = 8899
serverAddress = ("", PORT_NUM)
server = HTTPServer(serverAddress, DispatcherHandler)
print 'Started httpserver on port: ', PORT_NUM
try:
server.serve_forever() except KeyboardInterrupt, e:
pass
finally:
server.socket.close()
print 'Exit...' 執行rasphttp2.py程式（python2 rasphttp2.py或者chmod a+x rasphttp2.py && ./rasphttp2.py 
最後，為了更加方便的操作小車，我們可以提供一個簡單的網頁，點選網頁上的按鈕就可以操作我們的小車了。 參考程式碼： car.html <html>
<head>
<meta http-equiv="content-type" content="test/html; charset=UTF-8" />
<title>智慧小車控制端</title>
<script type="text/javascript" src="/jquery.js"></script>
<script type="text/javascript">
$(document).ready(function(){
$("#forward").click(function(){
$.ajax({
type: "GET",
url: "http://192.168.1.111:8899/car",
data: {"a": 1},
dataType: "json",
cache: "false",
success: function(data){},
error: function(data){}
});
});
$("#stop").click(function(){
$.ajax({
type: "GET",
url: "http://192.168.1.111:8899/car",
data: {"a": 0},
dataType: "json",
cache: "false",
success: function(data){},
error: function(data){}
});
});
$("#back").click(function(){
$.ajax({
type: "GET",
url: "http://192.168.1.111:8899/car",
data: {"a": 2},
dataType: "json",
cache: "false",
success: function(data){},
error: function(data){}
});
});
$("#front_left_turn").click(function(){
$.ajax({
type: "GET",
url: "http://192.168.1.111:8899/car",
data: {"a": 3},
dataType: "json",
cache: "false",
success: function(data){},
error: function(data){}
});
});
$("#front_right_turn").click(function(){
$.ajax({
type: "GET",
url: "http://192.168.1.111:8899/car",
data: {"a": 4},
dataType: "json",
cache: "false",
success: function(data){},
error: function(data){}
});
});
});
</script>
</head>
<body>
<button id="forward" name="forward">前進</button>
<button id="back" name="back">後退</button>
<button id="front_left_turn" name="front_left_turn">左前拐</button>
<button id="front_right_turn" name="front_right_turn">右前拐</button>
<button id="stop" name="stop">停止</button>
</body>
</html> 如果你的樹莓派上安裝了HTTP伺服器，則配置一下伺服器根目錄，正確訪問car.hrml即可。我的是lighttpd，參考我的系列文章第6篇，配置好lighttpd.conf檔案以及car.html的許可權（檔案所屬比如是www:www，放在伺服器根目錄等等），通過lighttpd -f /path/lighttpd.conf 
另外，需要注意的是樹莓派的防火牆中要允許使用的埠的網路連線；直接Ctrl+C 終止掉lighttpd在控制檯的執行後，發現它的程序還在，可能是配置檔案中沒有相關的配置；樹莓派每次啟動後，在沒有對GPIO進行設定前，如果接通L198N驅動的電源，小車有2個輪子會直接執行，可能和預設的GPIO輸出有關係；我的PI現在還連的是網線，結合前面的建立無線AP的文章，現在可以用無線網絡卡發射AP，手機連上後訪問控制頁面來進行控制小車了，有點像遙控車，如果無線網絡卡不發射AP而連的是家裡的路由器，則可以通過路由器轉發，遠端控制小車。 最後還是上一張實物圖：
電源端（12V、GND、5V），輸入5V直流電到L298N的5V介面時，直流電機幾乎不能正常運轉，當我們輸入7-12V接到L298N的12V引腳時，該驅動板還可以在5V引腳輸入電壓供外部使用，所以輸入驅動板的電壓就接在12V引腳即可，經測試，5V輸入到12V引腳可以正常工作，小車的直流電機也可以正常工作。 邏輯輸入端（ENDA IN1 IN2 IN3 IN4 ENDB），分別連線樹莓派的GPIO介面，控制邏輯如下圖，在本人測試過程中，ENDB端是和IN1 IN2配合使用控制M1電機的，還請大家使用時先測試好：
關於加減速的PWM，我們先忽略，在實現了前進、後退和功能後，這個只是錦上添花的功能，而且可有可無。 接下來，我們就可以連線線路了，如果想要小車移動方便，最好使用移動電源來給樹莓派、小車供電（用4節1.5V電池也可以），本人使用的是重達1斤的2萬毫安時雙輸出口移動電源，正好可以給樹莓派和外接電路供電。如果暫時沒有移動電源，可以只做好測試工作，把小車架空，不要讓其隨意亂走。 樹莓派GPIO和L298N連線關係如下（BOARD編號模式下的GPIO引腳-L298N輸入引腳，都是高電平使能，其它引腳低電平）： 前輪驅動：18-ENDB, 22-ENDA, 11-左前前, 13-左前後, 15-右前前, 29-右前後 後輪驅動：38-ENDB, 40-ENDA, 31-左後前, 33-左後後, 35-右後前, 37-右後後 電源輸出：5V 1A- 樹莓派，5V 2.1A-外部電路（麵包板，2塊L298N驅動） L298N和電機：按照使用方法中的邏輯關係，每塊的OUT1 OUT2接一個電機，OUT3 OUT4接另外一個。 最好在連線前，就已經測試好電機的正負極，L298N連線時都保持一定的先後次序，如IN1 IN2 ENDB 控制 OUT1 OUT2從而控制電機1，這樣在寫程式測試時會方便很多。 手繪電路圖如下，其實比較簡單，就是線多而已：
L298N控制4驅直流電機的驅動如下（python2/python3）： L298N_car2.py #!/usr/bin/python2
#coding=utf-8
import RPi.GPIO as GPIO
import time
'''
使用2塊L298N驅動控制4個直流電機
前輪驅動：18-ENDB, 22-ENDA, 11-左前前, 13-左前後, 15-右前前, 29-右前後
後輪驅動：38-ENDB, 40-ENDA, 31-左後前, 33-左後後, 35-右後前, 37-右後後
'''
# 初始化設定引腳輸出
def init():
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(18, GPIO.OUT)
GPIO.setup(11, GPIO.OUT)
GPIO.setup(13, GPIO.OUT)
GPIO.setup(22, GPIO.OUT)
GPIO.setup(15, GPIO.OUT)
GPIO.setup(29, GPIO.OUT)
GPIO.setup(38, GPIO.OUT)
GPIO.setup(31, GPIO.OUT)
GPIO.setup(33, GPIO.OUT)
GPIO.setup(40, GPIO.OUT)
GPIO.setup(35, GPIO.OUT)
GPIO.setup(37, GPIO.OUT)
# 所有引腳置低電平，用於復位、停止執行的功能
def reset():
GPIO.output(18, GPIO.LOW)
GPIO.output(11, GPIO.LOW)
GPIO.output(13, GPIO.LOW)
GPIO.output(22, GPIO.LOW)
GPIO.output(15, GPIO.LOW)
GPIO.output(29, GPIO.LOW)
GPIO.output(38, GPIO.LOW)
GPIO.output(31, GPIO.LOW)
GPIO.output(33, GPIO.LOW)
GPIO.output(40, GPIO.LOW)
GPIO.output(35, GPIO.LOW)
GPIO.output(37, GPIO.LOW)
# 左前輪向前轉
def front_left_forward():
GPIO.output(18, GPIO.HIGH)
GPIO.output(11, GPIO.HIGH)
GPIO.output(13, GPIO.LOW)
# 右前輪向前轉
def front_right_forward():
GPIO.output(22, GPIO.HIGH)
GPIO.output(15, GPIO.HIGH)
GPIO.output(29, GPIO.LOW)
# 左後輪向前轉
def rear_left_forward():
GPIO.output(38, GPIO.HIGH)
GPIO.output(31, GPIO.HIGH)
GPIO.output(33, GPIO.LOW)
# 右後輪向前轉
def rear_right_forward():
GPIO.output(40, GPIO.HIGH)
GPIO.output(35, GPIO.HIGH)
GPIO.output(37, GPIO.LOW)
def front_left_back():
GPIO.output(18, GPIO.HIGH)
GPIO.output(11, GPIO.LOW)
GPIO.output(13, GPIO.HIGH)
def front_right_back():
GPIO.output(22, GPIO.HIGH)
GPIO.output(15, GPIO.LOW)
GPIO.output(29, GPIO.HIGH)
def rear_left_back():
GPIO.output(38, GPIO.HIGH)
GPIO.output(31, GPIO.LOW)
GPIO.output(33, GPIO.HIGH)
def rear_right_back():
GPIO.output(40, GPIO.HIGH)
GPIO.output(35, GPIO.LOW)
GPIO.output(37, GPIO.HIGH)
# 前進，4輪全部向前轉
def forward():
reset()
front_left_forward()
front_right_forward()
rear_left_forward()
rear_right_forward()
# 後退，4輪全部向後轉
def back():
reset()
front_left_back()
front_right_back()
rear_left_back()
rear_right_back()
# 前向左轉，右邊兩個輪子向前轉
def front_left_turn():
reset()
front_right_forward()
rear_right_forward()
time.sleep(0.3)
reset()
# 前向右轉
def front_right_turn():
reset()
front_left_forward()
rear_left_forward()
time.sleep(0.3)
reset()
# 後向左轉
def rear_left_turn():
reset()
rear_left_back()
front_left_back()
time.sleep(0.3)
reset()
# 後向右轉
def rear_right_turn():
reset()
rear_right_back()
front_right_back()
time.sleep(0.3)
reset()
# 停止
def stop():
reset()
# 測試各個功能點
if __name__ == "__main__":
init()
reset()
#front_left_forward()
#front_right_forward()
#rear_left_forward()
#rear_right_forward()
forward()
time.sleep(2)
back()
time.sleep(2)
front_left_turn()
time.sleep(1)
front_right_turn()
time.sleep(1)
rear_left_turn()
time.sleep(1)
rear_right_turn()
stop()
GPIO.cleanup()
驅動程式測試完畢以後，我們就可以寫一個HTTP server來提供通過HTTP的方式呼叫驅動介面。python實現HTTP Server不做詳細介紹，我們直接使用最簡單的方式即可，畢竟不會涉及多執行緒、併發。 參考程式如下： rasphttp2.py #!/usr/bin/python2
#coding=utf-8
from BaseHTTPServer import HTTPServer, BaseHTTPRequestHandler
import urllib
import L298N_car2 as car
from abc import ABCMeta, abstractmethod
class DispatcherHandler(BaseHTTPRequestHandler):
def do_GET(self):
print 'client:', self.client_address, 'reuest path:', self.path, \
'command:', self.command
#query = urllib.splitquery(self.path)
query= self.path.split('?', 1)
action = query[0]
params = {}
if len(query) == 2:
for key_value in query[1].split('&'):
kv = key_value.split('=')
if len(kv) == 2:
params[kv[0]] = urllib.unquote(kv[1]).decode("utf-8", "ignore") runCar = RunCar()
buf = {}
if self.path.startswith("/car?"):
buf["return"] = runCar.action(params)
else:
buf["return"] = -1
self.protocal_version = "HTTP/1.1"
self.send_response(200)
self.send_header("Content-type", "application/json; charset=UTF-8")
#self.send_header("Content-type", "test/html; charset=UTF-8")
self.send_header("Pragma", "no-cache")
self.send_header("Cache-Control", "no-cache")
self.end_headers()
self.wfile.write(buf)
def do_POST(self):
self.send_error(404)
class Job():
__metaclass__ = ABCMeta
@abstractmethod
def action(self, params):
pass
class RunCar(Job):
def __init__(self):
car.init()
#子類必須實現父類的抽象方法，否則例項化時會報錯
def action(self, params):
print params
act = int(params['a'])
if act == 1:
car.forward()
return 1
if act == 2:
car.back()
return 1
if act == 3:
car.front_left_turn()
return 1
if act == 4:
car.front_right_turn()
return 1
if act == 5:
car.rear_left_turn()
return 1
if act == 6:
car.rear_right_turn()
return 1
if act == 0:
car.stop()
return 1
else:
return -1
if __name__ == "__main__":
PORT_NUM = 8899
serverAddress = ("", PORT_NUM)
server = HTTPServer(serverAddress, DispatcherHandler)
print 'Started httpserver on port: ', PORT_NUM
try:
server.serve_forever() except KeyboardInterrupt, e:
pass
finally:
server.socket.close()
print 'Exit...' 執行rasphttp2.py程式（python2 rasphttp2.py或者chmod a+x rasphttp2.py && ./rasphttp2.py
最後，為了更加方便的操作小車，我們可以提供一個簡單的網頁，點選網頁上的按鈕就可以操作我們的小車了。 參考程式碼： car.html <html>
<head>
<meta http-equiv="content-type" content="test/html; charset=UTF-8" />
<title>智慧小車控制端</title>
<script type="text/javascript" src="/jquery.js"></script>
<script type="text/javascript">
$(document).ready(function(){
$("#forward").click(function(){
$.ajax({
type: "GET",
url: "http://192.168.1.111:8899/car",
data: {"a": 1},
dataType: "json",
cache: "false",
success: function(data){},
error: function(data){}
});
});
$("#stop").click(function(){
$.ajax({
type: "GET",
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});
});
$("#back").click(function(){
$.ajax({
type: "GET",
url: "http://192.168.1.111:8899/car",
data: {"a": 2},
dataType: "json",
cache: "false",
success: function(data){},
error: function(data){}
});
});
$("#front_left_turn").click(function(){
$.ajax({
type: "GET",
url: "http://192.168.1.111:8899/car",
data: {"a": 3},
dataType: "json",
cache: "false",
success: function(data){},
error: function(data){}
});
});
$("#front_right_turn").click(function(){
$.ajax({
type: "GET",
url: "http://192.168.1.111:8899/car",
data: {"a": 4},
dataType: "json",
cache: "false",
success: function(data){},
error: function(data){}
});
});
});
</script>
</head>
<body>
<button id="forward" name="forward">前進</button>
<button id="back" name="back">後退</button>
<button id="front_left_turn" name="front_left_turn">左前拐</button>
<button id="front_right_turn" name="front_right_turn">右前拐</button>
<button id="stop" name="stop">停止</button>
</body>
</html> 如果你的樹莓派上安裝了HTTP伺服器，則配置一下伺服器根目錄，正確訪問car.hrml即可。我的是lighttpd，參考我的系列文章第6篇，配置好lighttpd.conf檔案以及car.html的許可權（檔案所屬比如是www:www，放在伺服器根目錄等等），通過lighttpd -f /path/lighttpd.conf
另外，需要注意的是樹莓派的防火牆中要允許使用的埠的網路連線；直接Ctrl+C 終止掉lighttpd在控制檯的執行後，發現它的程序還在，可能是配置檔案中沒有相關的配置；樹莓派每次啟動後，在沒有對GPIO進行設定前，如果接通L198N驅動的電源，小車有2個輪子會直接執行，可能和預設的GPIO輸出有關係；我的PI現在還連的是網線，結合前面的建立無線AP的文章，現在可以用無線網絡卡發射AP，手機連上後訪問控制頁面來進行控制小車了，有點像遙控車，如果無線網絡卡不發射AP而連的是家裡的路由器，則可以通過路由器轉發，遠端控制小車。 最後還是上一張實物圖：