# car_j

**Repository Path**: jiang-linhu/car_j

## Basic Information

- **Project Name**: car_j
- **Description**: No description available
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2026-09-02
- **Last Updated**: 2026-09-10

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# 阿克曼小车控制 APP + 树莓派网关

基于 **uni-app (Vue 3)** 的安卓 APP，通过 **WiFi WebSocket** 连到树莓派 4；
树莓派作为**协议网关**，把 JSON 指令翻译成 STM32 二进制串口协议（`0xAA 0x55` 帧格式），
驱动阿克曼小车的电机桥和转向舵机，并把 STM32 回传的传感器/里程计数据转发给 APP。

## 总体架构

```
手机APP(uni-app) ──WS/JSON──► 树莓派4(car_server.py) ──[AA55帧]──► STM32 ──► 电机/舵机
     ◄──hello/status/hw/pong──        ◄──READY/ACK/0x82 STATUS──────
```

- **APP→Pi**：`{"type":"cmd","speed":-100~100,"angle":-25~25}`（speed 正前进，angle 右正左负）
- **Pi→STM32**：阿克曼专用 `0x0C ACK_DRIVE`（int16 油门‰ + float 前轮转角°），20Hz 控制流

**安全优先**：APP 断连、切后台、0.8s 无指令、STM32 无应答、服务退出都会停车回正。

## 树莓派端文件

```
raspberrypi/
├── car_link.py            # STM32 协议封装：组帧/解帧/ACK等待/STATUS解析/串口热插拔
├── car_server.py          # WebSocket↔串口网关（推荐从这开始）
├── requirements.txt       # websockets + pyserial
└── car_server.service     # systemd 开机自启模板（已按用户 cui 配好）
```

### 1. 硬件连接（树莓派 ↔ STM32）

**方式 A（推荐）：USB-TTL 模块**（CH340/CP2102/FT232，无需改系统配置，电气隔离好）

| USB-TTL | STM32 |
| --- | --- |
| RXD | PA9 (USART1_TX) |
| TXD | PA10 (USART1_RX) |
| GND | GND（必须共地） |
| 3.3V | **不要接 5V**，模块 3.3/5V 选 3.3 |

模块插树莓派 USB，设备名 `/dev/ttyUSB0`；若 STM32 用 USB CDC 直连则是 `/dev/ttyACM0`。
脚本**自动探测**这两类设备（以及 `/dev/ttyAMA0`/`/dev/ttyS0`），一般无需指定。

**方式 B：GPIO 串口直连**

| STM32 | 树莓派 40Pin |
| --- | --- |
| PA9 (TX) | Pin10 GPIO15(RXD) |
| PA10 (RX) | Pin8 GPIO14(TXD) |
| GND | Pin6 GND |

TX/RX 必须**交叉接**；双方都是 3.3V，不要接 5V。Ubuntu 下配置方法见文末附录。

### 2. 安装依赖与传文件

```bash
# 树莓派上准备目录与虚拟环境
mkdir -p ~/car_server && cd ~/car_server
python3 -m venv .venv
source .venv/bin/activate
pip install websockets "pyserial>=3.5"

# 从 Windows 传文件（在电脑 PowerShell 执行；旧的 pigpio 脚本可以删掉）
# scp D:\HBuilderX\project\Car_APP\raspberrypi\* cui@192.168.31.233:/home/cui/car_server/
```

系统级备选：`sudo apt install -y python3-serial`（注意要装在运行用的环境里）。

### 3. 先测 Pi ↔ STM32 这一段（不经过手机）

⚠️ **先架空驱动轮**。在树莓派上执行：

```bash
cd ~/car_server
source .venv/bin/activate

# 单次自检：自动找串口 → PING → 读一帧 STATUS
python car_link.py --check
```

预期输出：`PING ACK = 0` 和 13 个状态量（speed/yaw/pos_x 等），最后 `✅ 串口链路正常`。

常见问题：

| 现象 | 处理 |
| --- | --- |
| `未发现串口设备` | USB 线插好没？`ls /dev/ttyUSB* /dev/ttyACM*` 看一眼；很多 USB 线只能充电不能传数据 |
| `PING 无应答` | TX/RX 接反（要交叉）、GND 没共地、波特率不一致（默认 **115200**，改 `car_server.py` 顶部 `BAUD` 和 `car_link.py` 的 `DEFAULT_BAUD`） |
| 持续 `校验错误，丢帧` | 波特率不匹配、共地不良、线上干扰；先缩短杜邦线验证 |
| ACK=1/2/4 | ACK 1 未知命令（固件太旧不支持 0x0C？）、2 数据长度错、4 转角超界（本服务已夹紧不会触发） |
| 启动时乱码 | 正常，STM32 上电英文 printf 杂散字节，解帧器会自动跳过 |

自检通过后可以键盘遥控再确认电机和舵机：

```bash
python car_link.py
# w/s 油门±20%，a/d 前轮±5°，空格停车回正，p 查状态，o 里程计复位，q 退出
```

### 4. 启动网关，用 APP 控制

```bash
python car_server.py
```

看到 `网关已启动：APP 端口 ws://0.0.0.0:8765，串口 自动探测 @ 115200`，且日志里有
`串口已连接` 和 `STM32 READY`，即可用 APP 连 `192.168.31.233:8765`。

连接时终端会打印 `APP 已连接` 和 `APP指令 speed=… angle=… | 下发 throttle=…‰ steer=…°`。
控制页右上角 **STM32 芯片标绿** = 串口链路正常；红色并出现警告条 = 串口断开或 STM32 无应答。

### 5. 开机自启（手动跑通后再配）

```bash
sudo cp car_server.service /etc/systemd/system/
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl enable --now car_server
journalctl -u car_server -f           # 看日志
```

模板已按用户 `cui`、目录 `/home/cui/car_server`、虚拟环境 Python 配好。
另外需要把用户加入串口设备组（默认一般已在）：`sudo usermod -aG dialout $USER`，重新登录生效。

## APP 侧说明

### 运行
打开本目录，**运行 → 运行到 Android App 基座**；手机与 Pi 同一 WiFi，
输入 `192.168.31.233`、`8765` 连接。正式用可云打包 APK。

### 控制约定
- 摇杆左右 = 前轮转角，**左右满偏均为 25°**（与固件 ±25° 行程一致，网关还会二次夹紧）
- 松杆 / 按急停 / 切后台 / 断连 → 立即 `(0,0)`
- 仪表显示：指令速度、方向、实测车速 (m/s)（来自 STM32 STATUS）、STM32 在线状态、WiFi 延时

### 与 STM32 协议的映射

| APP 发的 JSON | 树莓派转换 | STM32 命令 |
|---|---|---|
| `speed: 30`（30%） | 30×10 = 300‰ | `0x0C ACK_DRIVE` |
| `angle: -25`（左转25°） | float -25.0 小端 `00 00 C8 C1` | 同上，一帧原子完成 |
| 松手 `(0,0)` | throttle 0 + 转角 0 | 停车回正 |
| 2s 一次的 `ping` | Pi 回 pong（仅测 WiFi 延时） | —（Pi 另每 2s PING 一次 STM32） |

### 通信协议

| 方向 | 报文 |
| --- | --- |
| APP→Pi | `{"type":"cmd","speed":-100~100,"angle":-25~25}` / `{"type":"ping","t":ms}` |
| Pi→APP | `{"type":"hello","minAngle":-25,"maxAngle":25,"serial":bool}` |
| Pi→APP | `{"type":"hw","serial":bool}`（串口/STM32 状态变化时推送） |
| Pi→APP | `{"type":"status",...13个字段}`（每 200ms，speed/speed_l/rpm_l/accel_*/yaw_rate/yaw/servo_deg/pos_x/pos_y） |
| Pi→APP | `{"type":"pong","t":ms}` |

## 安全设计

1. **APP 侧**：松杆立刻发 0；按住急停持续发 0；切后台立刻发 0；20Hz + 每 300ms 保活
2. **网关侧**：APP 断连立刻 `ACK_DRIVE(0,0)` + `STOP(0x01)`；0.8s 没收到指令自动停车；
   转角在 **Pi 就夹紧到 ±25°**（固件自身也会限幅并回 ACK 3，网关提前拦住避免无谓应答）
3. **STM32 侧**：按你的固件实现（0x01 STOP 关环 PWM=0）
4. **退出**：Ctrl+C / kill 时 `halt()` 停车回正再关串口

## 附录：Ubuntu 上启用 GPIO 硬件串口（仅方式 B 需要）

```bash
sudo raspi-config   # Ubuntu 上没有 raspi-config，直接配内核：
```

Ubuntu for Pi 无需关闭串口 shell（默认没有 serial-getty 在 PL011 上，但确认一下）：

```bash
# 若 ttyAMA0 被控制台占用：
sudo systemctl disable --now serial-getty@ttyAMA0.service
# 稳定使用 PL011（让蓝牙挪走），编辑 /boot/firmware/config.txt 末尾加：
#   dtoverlay=disable-bt
sudo reboot
# 重启后设备为 /dev/ttyAMA0，组通常是 dialout；脚本会自动探测
ls -l /dev/ttyAMA0
```

## 后续可扩展

- 仪表盘增加 RPM、yaw、里程计轨迹、加速度曲线
- PID 在线整定页（`0x05 SET_PID` 已在 car_link.py 封装）
- 摄像头第一视角、蓝牙备用链路等