提供树莓派和Jetson nano使用例程

产品概述

产品参数

• 工作电压： 3.3V/5V
• 控制芯片 PCA9685
• 逻辑电压： 3.3V
• 通信接口： I2C
• 产品尺寸： 56.6X65(mm)

控制器

本产品控制器为PCA9685，是一款基于IIC总线通信的12位精度16通道PWM波输出的芯片。并且板载TSL2581环境光传感器，通过检测光强辅助摄像头工作，同样通过 I2C 接口控制，不会占用太多接口引脚资源。

通信协议

从上的得知使用的是I2C通信，I2C 通信，一条数据线，一条时钟线。 I2C 总线在传送数据过程中共有三种类型信号：开始信号、结束信号和应答信号。

开始信号：SCL 为高电平时， SDA 由高电平向低电平跳变，开始传送数据。
结束信号：SCL 为高电平时， SDA 由低电平向高电平跳变，结束传送数据。
应答信号：接收数据的 IC 在接收到 8bit 数据后，向发送数据的 IC 发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。

• I2C写数据时序

首先主机（即树莓派，后面统称为主机）会发送一个开始信号，然后将其 I2C 的 7 位地址与写操作位组合成 8 位的数据发送给从机（即 TSL2581 传感器模块,后面统称为从机），从机接收到后会响应一个应答信号，主机此时将命令寄存器地址发送给从机，从机接收到发送响应信号，此时主机发送命令寄存的值，从机回应一个响应信号，直到主机发送一个停止信号，此次 I2C 写数据操作结束

• I2C读数据时序

首先主机会发送一个开始信号，然后将其 I2C 的 7 位地址与写操作位组合成 8 位的数据发送给从机，从机接收到后会响应一个应答信号，主机此时将命令寄存器地址发送给从机，从机接收到发送响应信号，此时主机重新发送一个开始信号，并且将其 7 位地址和读操作位组合成 8 位的数据发送给从机，从机接收到信号后发送响应信号，再将其寄存器中的值发送给主机，主机端给予响应信号，直到主机端发送停止信号，此次通信结束

I2C地址

从上面的通信可知，PCA9685和TSL2581两个都是使用I2C通信，那么需要设置不同的I2C地址，地址不一样，就不会影响通信

• PCA9685

详细见PCA9685数据手册第7页

• TSL2581

详细见TSL2581数据手册第13页
注：我们模块默认PCA9685的I2C地址引脚A5=A4=A3=A2=A1=A0=0，PCA9685的I2C地址为0x40，TSL2581 的I2C 地址引脚浮空（Float），TSL2581 的I2C 地址为0x39。如果用户不使用树莓派驱动时候，例如使用STM32的时候需要在低位补上R/W位。

树莓派使用

先不要组装舵机，由于舵机初始角度不是在起始位置，如果直接组转上去舵机旋转时可能会卡死。建议先单独测试舵机转的角度，防止舵机意外损坏。请按照如下教程依次执行

硬件配置

打开I2C接口

在终端执行：

sudo raspi-config 
选择 Interfacing Options -> I2C ->yes 启动 i2C 内核驱动

然后重启树莓派：

sudo reboot

安装库

• 安装BCM2835， 打开树莓派终端，并运行以下指令

wget http://www.airspayce.com/mikem/bcm2835/bcm2835-1.60.tar.gz
tar zxvf bcm2835-1.60.tar.gz 
cd bcm2835-1.60/
sudo ./configure && sudo make && sudo make check && sudo make install
# 更多的可以参考官网：http://www.airspayce.com/mikem/bcm2835/

• 安装wiringPi

sudo apt-get install wiringpi
#对于树莓派2019年5月之后的系统（早于之前的可不用执行），可能需要进行升级：
wget https://project-downloads.drogon.net/wiringpi-latest.deb
sudo dpkg -i wiringpi-latest.deb
gpio -v
# 运行gpio -v会出现2.52版本，如果没有出现说明安装出错

下载程序

sudo apt-get install p7zip-full
wget http://www.waveshare.net/w/upload/9/96/Pan-Tilt_HAT_code.7z
7z x Pan-Tilt_HAT_code.7z -r -o./Pan-Tilt_HAT_code
sudo chmod 777 -R  Pan-Tilt_HAT_code
cd Pan-Tilt_HAT_code/RaspberryPi/

当然也可以下在我们Github上面的工程：

sudo git clone https://github.com/waveshare/Pan-Tilt-HAT
cd Pan-Tilt-HAT/RaspberryPi/web_Python
sudo git clone https://github.com/jacksonliam/mjpg-streamer

• 使用以上是两种获取代码的方式，执行一种就可以，无需两个都执行

调试

连接：

注意连线：

运行测试代码前一定注意倾斜舵机安装位置，安装位置不好可能会导致舵机发热烧毁，先不组装舵机，保证舵机可以旋转360不会有障碍，连接硬件，平移舵机连接S1，倾斜舵机连接S0。然后打开程序文件夹中test文件夹

cd test
make clean
make
sudo ./main

运行后面，舵机全部旋转到0度（舵机旋转角度为0到180，也就是旋转到初始位置），然后切断电源组装，注意不要旋转倾斜舵机

组装

组装图如下：以下图示的为RPi-Camera-I，其余摄像头会略微有些不同，后面会有单独讲解。

组装视频参考1分19秒：http://www.waveshare.net/wiki/AlphaBot2-PiZero-Video

A: 平移舵机
B: 倾斜舵机

其他摄像头如何组装

模块配件提供了一包M2的独立螺丝包，一共5颗螺丝10个螺帽，摄像头全部是先给摄像头上好M2螺丝，抬高摄像头然后再连接亚克力板，将亚克力板使用螺丝锁好

目前只支持以下摄像头
RPi Camera (I)与RPi Camera (B)

RPi Camera V2

RPi Camera (E)、RPi Camera (G)、RPi Camera (F)、RPi Camera (J)、RPi Camera (M)

RPi Camera (H)

RPi NoIR Camera V2

RPi IR-CUT Camera（由于此摄像头孔位是非标准的，所以只能锁上两颗）

演示例程

基础演示

#在Pan-Tilt-HAT/RaspberryPi/目录下面执行如下：
#如果使用环境光，就执行这个
cd Light_Sensor/
#如果使用云台，就执行这个
cd Servo_Driver/

• BCM2835例程

cd bcm2835
make clean
make
sudo ./main

• wiringpi例程

cd wiringpi
make clean
make
sudo ./main

• python例程

cd python
sudo python main.py

MJPG-STREAMER 软件实时监控

"MJPG-streamer",是用于从摄像头采集图像,把他们以流的形式通过基于 ip 的网络传输到浏览器。

• 使用摄像头前必须运行 raspi-config 命令启用摄像头：
  

sudo raspi-config
选择 Enable Camera，选择 YES

• 如果是使用 CSI 接口的摄像头，那么系统找不到/dev/video0 的设备节点。需要在/etc/modules 文件中添加一行 bcm2835-v4l2：
  

sudo nano /etc/modules

加上：

bcm2835-v4l2 

那么系统启动之后，系统会加载这个文件中的模块名，重启系统：

sudo reboot
ls /dev/video*

下面发现 video0 设备节点。

说明：如果执行前几步之后，且确认操作和指令正确的情况下，仍无法在/dev 下面 发现 video0 设备，可以执行：rpi-update

• 运行如下命令：
  

sudo apt-get update
sudo apt-get install libjpeg8-dev cmake
cd Pan-Tilt-HAT/RaspberryPi/web_Python
git clone https://github.com/jacksonliam/mjpg-streamer
cd mjpg-streamer/mjpg-streamer-experimental/
sudo make clean all
sudo ./start.sh

在谷歌浏览器（其他浏览器可能会无法显示）地址栏内输入树莓派 ip 地址，端口号 8080,点击 Stream 会实时显示摄像头拍摄的内容。
如果你需要了解更多可以查看：https://github.com/jacksonliam/mjpg-streamer

通过 BOTTLE 实现远程遥控

Bottle 是一个简单高效的遵循 WSGI 的微型 python Web 框架.通过 Bottle 可以快速实现 web控制
安装库：

sudo apt-get install python-bottle
cd Pan-Tilt-HAT/RaspberryPi/web_Python/
sudo python main.py

在谷歌浏览器(其他浏览器可能会异常)地址栏内输入树莓派 ip 地址，端口号 8001，会显示如下页面，点击按键可以遥控

支持手机和电脑控制，无需APP
手机控制：

电脑控制：

Jetson nano

安装库

安装函数库

• 打开终端界面，输入以下指令安装相应的函数库
  

sudo apt-get update
sudo apt-get install python3-pip
sudo pip3 install Jetson.GPIO
sudo groupadd -f -r gpio
sudo usermod -a -G gpio your_user_name
sudo cp /opt/nvidia/jetson-gpio/etc/99-gpio.rules /etc/udev/rules.d/
sudo udevadm control --reload-rules && sudo udevadm trigger

【注意】your_user_name 是你使用的用户名，比如说 waveshare

• 安装I2C
  

sudo apt-get install python-smbus

• 安装图像处理库：
  

sudo apt-get install python3-pil
sudo apt-get install python3-numpy

下载程序

sudo apt-get install p7zip
wget http://www.waveshare.net/w/upload/9/96/Pan-Tilt_HAT_code.7z
7zr x Pan-Tilt_HAT_code.7z -r -o./Pan-Tilt_HAT_code
sudo chmod 777 -R  Pan-Tilt_HAT_code
cd Pan-Tilt\ HAT_Code/Pan-Tilt\ HAT/

当然也可以下在我们Github上面的工程：

sudo git clone https://github.com/waveshare/Pan-Tilt-HAT
cd Pan-Tilt-HAT/JetsonNano/

基础演示

#如果使用环境光，就执行这个
cd 1_Light_Sensor/
#如果使用云台，就执行这个
cd 2_Servo_Driver/

• python例程

#python2
cd python2
sudo python main.py
#python3
cd python3
sudo python3 main.py

手机控制摄像头

测试摄像头

DISPLAY=:0.0 gst-launch-1.0 nvarguscamerasrc ! \'video/x-raw(memory:NVMM), width=1920, height=1080, format=(string)NV12, framerate=(fraction)30/1\' ! nvoverlaysink -e

正常摄像头拍到的数据会显示在屏幕上。按Ctrl + c结束

下载APP

下载安卓端手机APP： http://www.waveshare.net/w/upload/8/8f/AlphaBot_LITE.apk

控制云台

在终端运行：

cd 3_Pan-Tilt+CAM
sudo python main.py

一开始的会获取到Jetson的IP地址，这个在后面的APP会用到
后面的是摄像头工作了，并显示在了屏幕上。

手机端APP控制，打开App,点击Wifi控制：
输入IP地址：192.168.6.14
进入控制界面，只有右边的4个键可以用。

转动摄像头，屏幕实时显示摄像头数据

文档

• 原理图

程序

• 示例程序
• Github

数据手册

• TSL2581
• PCA9685

QQ : 202004841