FireBeetle 2 ESP32 C6 体感控制飞行汽车

在之前的一篇文章中，我设计了一款基于FireBeetle 2 ESP32 C6 的扩展板，具体文章可以看这里。有了这块扩展板之后显然可以做一个两轮小车。
于是，我做了一款带有贴地飞行能力的小汽车，这款小汽车涵盖了信息老师的多项传统技能，有3D设计，电路焊接，物联网通信等，接下来让我一步步介绍。

3D建模
首先根据扩展板的尺寸，确定小车底板的尺寸和螺丝孔点位、电机安装位置，绘制出小车底盘和尾翼的草图。


然后从草图生成立体车体的，车体上准备安装的N20电机，尾部安装4017空心杯电机，前面用牛眼万向轮。

完成设计后，就可以用拓竹打印机打印出来，并且在底板上嵌入M3螺母，用于固定螺丝，安装C6扩展板。


程序设计

程序分成小车部分和遥控部分。本次程序都采用micropython编写，小车的主控为FireBeetle 2 ESP32 C6 ，固件为官方的标准固件，固件烧录方法可以看这里。而遥控器则使用原来就有的掌控板，因为掌控板自带陀螺仪，所以做遥控器就很方便。
程序的思路如下：
掌控板作为遥控器，当掌控板前倾、后仰、左倾、右倾时，将掌控板的X和Y方向上的加速度值处理成小车左右轮的转速，并发布到SIOT物联网平台。而小车就去订阅对应的主题，将主题消息中的两个轮子的转速提取出来，并控制车轮做出相应的转动。

掌控板程序

from mpython import *
from umqtt.simple import MQTTClient
import time

# 配置WiFi
my_wifi = wifi()
my_wifi.connectWiFi("mywifi", "mypassword")

# 配置MQTT 
mqtt_server = "192.168.2.4"
mqtt_user = "siot"
mqtt_password = "dfrobot"
client_id = "car_controller"
client = MQTTClient(client_id, mqtt_server, user=mqtt_user, password=mqtt_password)
client.connect()

while True:
    # 读取加速度值
    x_acceleration = accelerometer.get_x()
    y_acceleration = accelerometer.get_y()
    # 将x y方向加速度值转化为小车轮子的转速，
    #经实测速度为300时，车轮刚刚开始动，则车速范围为300-1023之间
    left_wheel_speed = int(x_acceleration*(-1023)-300*y_acceleration)
    right_wheel_speed = int(x_acceleration*(-1023)+300*y_acceleration)
    # 发布消息，将左右车轮速度合并一起发送
    #消息示例： 500:500  --> 左轮500速度正转，右轮500速度正转
    #消息示例： 500:-500  --> 左轮500速度正转，右轮500速度反转
    #消息示例： 500:0  --> 左轮500速度正转，右轮停止
    topic = "siot/car"
    message = "{}:{}".format(left_wheel_speed, right_wheel_speed)
    client.publish(topic, message, qos=1)
    time.sleep_ms(10)
复制代码

小车部分程序

import ubinascii
import machine
from umqtt.simple import MQTTClient
import time
from machine import Pin, PWM
SSID = "mywifi"
PASSWORD = "mypassword"
# 配置 MQTT
MQTT_SERVER = "10.14.241.126"
MQTT_USER = "siot"
MQTT_PASSWORD = "dfrobot"
client_id = "car_controller"
MQTT_TOPIC = "siot/car"
MQTT_PORT=1883
Motor_A = Pin(4, Pin.OUT)#左轮
Motor_APWM = Pin(5, Pin.OUT)#左轮
Motor_B = Pin(2, Pin.OUT)#右轮
Motor_BPWM = Pin(3, Pin.OUT)#右轮
pwmA = PWM(Motor_APWM)
pwmB = PWM(Motor_BPWM)
pwmA.freq(1000)
pwmB.freq(1000)
Motor_A.value(0)
Motor_B.value(0)
Motor_APWM.value(0)
Motor_BPWM.value(0)
# 连接到Wi-Fi
def connect_wifi():
    import network
    wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
    wlan.active(True)
    if not wlan.isconnected():
        print('Connecting to Wi-Fi...')
        wlan.connect(SSID, PASSWORD)
        while not wlan.isconnected():
            pass
    print('Wi-Fi connected:', wlan.ifconfig())
    
def mqtt_callback(topic, msg):
    #MQTT订阅消息，消息形式-->左轮速度:右轮速度
    left_speed, right_speed = msg.decode().split(":")
    left_speed = int(left_speed)#提取左轮速度
    right_speed = int(right_speed)#提取右轮速度
    control_car(left_speed, right_speed)

# # 初始化MQTT客户端
def init_mqtt():
    client = MQTTClient(client_id, MQTT_SERVER, MQTT_PORT, MQTT_USER, MQTT_PASSWORD)
    client.set_callback(mqtt_callback)
    client.connect()
    client.subscribe(MQTT_TOPIC)
    return client

def control_car(left_speed, right_speed):
    # 车辆控制函数，输入参数为左右轮速度，速度范围为-1023~1023，其中正负代表方向
    if left_speed <= 0:
        Motor_A.value(0)  # A轮反转
        pwmA.duty(abs(left_speed))
    else:
        Motor_A.value(1)  # A轮正转
        pwmA.duty(1023 - left_speed)  # 设置转速
    if right_speed <= 0:
        Motor_B.value(0)  # B轮反转
        pwmB.duty(abs(right_speed))  # 设置转速
    else:
        Motor_B.value(1)  # B轮正转
        pwmB.duty(1023 - right_speed)  # 设置转速
        
control_car(0,0)#电机停止转动
connect_wifi()
client = init_mqtt()
while True:
    try:
        client.check_msg()
    except Exception as e:
        print("Exception:", e)
    time.sleep_ms(10)
复制代码

以上给出的是用SIOT做MQTT服务器的程序，如果使用其他平台做服务器，需要修改服务器相关信息，考虑到控制小车对实时性要求比较高，建议使用本地服务器。

安装过程
主要是依次安装小车的车轮、万向轮、空心杯电机安装、导线连接，都是一些常规科目。其中需要特别注意的是电机的正负极接线需要自行测试。




可以按照如下方法快速调整：先上传上述程序，确定掌控板发送的消息可以被小车接收到，然后关闭掌控板，在siot网页端给小车发送固定车速的消息，比如600:600,按照这个消息，小车应该以600的速度前进，然后接上电机线，确保两侧电机都是前进方向转动，再确保尾翼上的空心杯电机是向后吹风。再测试其他车速消息，观察小车的行驶方向是否与预设一致。

实测效果

裘老师威武，学习了