Pi TurtleCar

使用Android App遙控Raspberry Pi製作的車子，還可以接收從Webcam傳送的影像。

示範影片：

• 藍牙、燈光加強版：https://youtu.be/MboBbJkQHZE
• MQTT版：http://youtu.be/QvT3QsQqDi8

需求

硬體（MQTT版）

• Raspberry Pi Model B+或Raspberry Pi 2 Model B。
• 8 GB MicroSD 記憶卡。
• 行動電源。
• 無線USB網路卡。Edimax EW-7811Un。
• L293D，直流馬達控制晶片
• Webcam，Logitech C270
• 直流馬達、6V，兩個
• 齒輪組，兩個
• 輪子，兩個
• 塑膠板
• 膠帶
• Android行動電話，Android 4.0.3或更新的版本。
• 其它需要的零件，例如麵包板、電阻與連接線。

硬體（藍牙、燈光加強版）

• MQTT版所有零件。
• 高亮度白光LED，前方大燈，兩個
• 黃色LED，兩側方向燈，兩個
• 紅色LED，後方煞車、倒車燈，兩個
• HC-05藍牙模組。

軟體（MQTT版）

• Java SE 8 for ARM。
• Mosquitto，An Open Source MQTT v3.1/v3.1.1 Broker。
• Paho，MQTT v3 Java用戶端類別庫。

軟體（藍牙版）

• Java SE 8 for ARM。

開發環境

• Java SE 8
• NetBeans
• Android Studio

線路圖

L293D，直流馬達控制晶片

HC-05，藍牙模組

大燈、方向燈與後方煞車、倒車燈

安裝Webcam串流模組 - mjpg-streamer

1. 為Raspberry Pi安裝與設定好RASPBIAN作業系統。並確認下列項目：

   • 可以連線到網際網路。
   • 使用ifconfig指令查詢Raspberry Pi的IP位址。

2. 登入Raspberry Pi以後，執行下列的指令：

    sudo apt-get install subversion
    sudo apt-get install libjpeg8-dev
    sudo apt-get install imagemagick
   

3. 執行下列的指令建立工作資料夾：

    cd ~
    mkdir webcamwork
    cd webcamwork
   

4. 執行下載模組的指令：

    svn co https://svn.code.sf.net/p/mjpg-streamer/code/ mjpg-streamer
   

5. 執行下列的指令製作模組：

    cd mjpg-streamer/mjpg-streamer
    make
   

6. 連接Webcam到Raspberry Pi的USB，執行下列的指令檢查Webcam：

    lsusb
   

安裝MQTT broker - Mosquitto

1. 為Raspberry Pi安裝與設定好RASPBIAN作業系統。並確認下列項目：

   • 可以連線到網際網路。
   • 使用ifconfig指令查詢Raspberry Pi的IP位址。

2. 在工作電腦使用SSH連線到Raspberry Pi。

3. 執行下列的指令安裝Mosquitto（MQTT Broker Server）：

    sudo apt-get install mosquitto
   

4. 執行下列的指令準備修改Raspberry Pi設定檔：

    sudo nano /etc/hosts
   

5. 參考下列的內容修改Raspberry Pi的IP位址：

    [Raspberry Pi的IP位址]		RaspberryPi
   

6. 依序按下「Ctrl+X」、「Enter」與「Y」，儲存檔案與結束nano。

7. 執行下列的指令重新啟動Raspberry Pi：

    sudo reboot
   

8. Raspberry Pi重新啟動以後，Mosquitto就會開始提供MQTT Broker服務。

應用程式專案與開發環境

在「apps」目錄下 MQTT 版的應用程式原始程式碼：

• TurtleCarPi
  • Java嵌入式應用程式
  • 在Raspberry Pi運作
  • 使用Pi4J控制GPIO
  • 使用Paho發佈與接收MQTT訊息
  • NetBeans專案
• TurtleCarMobilePi
  • Android應用程式
  • Android 5、API Level 22
  • 使用Paho發佈與接收MQTT訊息
  • Android Studio專案

在「apps」目錄下 藍牙 版的應用程式原始程式碼：

• TurtleCarPiBlue
  • Java嵌入式應用程式
  • 在Raspberry Pi運作
  • 使用Pi4J控制GPIO
  • 提供藍牙連線與接收控制指令
  • NetBeans專案
• TurtleCarMobilePiBT
  • Android應用程式
  • Android 5、API Level 22
  • 透過藍牙連線到Raspberry Pi後傳送控制指令
  • Android Studio專案

建立Java遠端開發環境：

遠端開發環境安裝與設定請參考http://www.codedata.com.tw/java/java-embedded-5-dev-env-remote-javase/。

建立Android開發環境：

Android開發環境安裝與設定請參考http://www.codedata.com.tw/mobile/android-tutorial-the-1st-class-2-android-sdk/。

準備上場

MQTT版

1. 登入Raspberry Pi以後，執行下列的指令啟動「mjpg-streamer」：

    cd ~/webcamwork/mjpg-streamer
    ./mjpg_streamer -i "./input_uvc.so -y  -r QVGA -f 15" -o "./output_http.so -w ./www"
   

2. 在個人電腦開啟瀏覽器，輸入下列的網址測試「mjpg-streamer」：

    http://Raspberry Pi的IP位址:8080
   

3. 啟動Raspberry Pi的「TurtleCarPi」應用程式：

    cd 應用程式的位置
    sudo java -jar TurtleCarPi.jar
   

4. 啟動Android App TurtleCarMobilePi ，選擇右上角的連線圖示：

   

5. 在「MQTT broker IP」與「Webcam IP」輸入Raspberry Pi的IP位址，選擇連線按鈕：

   

6. 連線成功後，上方顯示Webcam的即時畫面，下方可以控制車子前進、後退、左轉與右轉：

   

藍牙版

在Raspberry Pi連接HC-05藍牙模組，必須執行下列的設定：

1. 登入Raspberry Pi以後，執行下列的指令，備份原始的設定檔：

    sudo cp /boot/cmdline.txt /boot/cmdline_backup.txt
   

2. 執行下列的指令，準備修改設定檔：

    sudo nano /boot/cmdline.txt
   

3. 把檔案修改為下面的內容後存檔：

    dwc_otg.lpm_enable=0 rpitestmode=1 console=tty1 root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 rootwait
   

4. 執行下列的指令，準備修改設定檔：

    sudo nano /etc/inittab
   

5. 找到下面的內容，再這一行的最前面加入「#」：

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

6. 執行下面關機的指令：

    sudo poweroff
   

7. 依照上面的線路圖為Raspberry Pi連接HC-05藍牙模組。

啟動與使用應用程式：

1. 登入Raspberry Pi以後，執行下列的指令啟動「mjpg-streamer」：

    cd ~/webcamwork/mjpg-streamer
    ./mjpg_streamer -i "./input_uvc.so -y  -r QVGA -f 15" -o "./output_http.so -w ./www"
   

2. 在個人電腦開啟瀏覽器，輸入下列的網址測試「mjpg-streamer」：

    http://Raspberry Pi的IP位址:8080
   

3. 啟動Raspberry Pi的「TurtleCarPiBlue」應用程式：

    cd 應用程式的位置
    sudo java -jar TurtleCarPiBlue.jar
   

4. 啟動Android App TurtleCarMobilePiBT ，選擇右上角的藍牙連線圖示：

   

5. 選擇「Scan」掃描Raspberry Pi的HC-05藍牙模組，配對以後選擇連線：

   

6. 連線成功後，上方顯示Webcam的即時畫面，下方左側可以控制車子前進、後退、左轉與右轉，下方右側可以開啟與關閉大燈：

   

後記：

同時在這個專案提供MQTT與藍牙兩個版本，讓大家可以學習更多不同的應用。車子的部份，市面上很容易找到整組的套件。我用一個塑膠盒的底部當底盤，把零件固定在上面。輪子跟齒輪組買現成的套件。車殼是在文具行買的塑膠瓦楞板，30X50公分的規格就夠用了。附上車殼的尺寸圖片：