索引

一、硬件连接

二、树莓派Zero配置

三、mjpg-streamer安装调试

四、远程互联网环境搭建

五、增加舵机云台

六、云台及外壳设计制作

七、其他记录

一、硬件连接

硬件概览：树莓派ZeroW、16G存储卡、USB转接头、USB摄像头、2A电源

二、树莓派Zero配置

见：树莓派基础使用-树莓派ZeroW无屏幕烧录系统及配置方式

三、安装mjpg-streamer

官网下载地址：https://github.com/jacksonliam/mjpg-streamer

①.执行以下命令安装必库：

sudo apt-get update
sudo apt-get install cmake
sudo apt-get install libjpeg9-dev

②.mjpg-streamer项目代码的获取方式

方式一：百度网盘

链接：https://pan.baidu.com/s/1jCqrzse-UQEVEti8M4Iqfg 

提取码：mosx

方式二：

##如果直接可以访问github可以安装git直接克隆
sudo apt-get install git
sudo git clone https://github.com/jacksonliam/mjpg-streamer.git

③.编译安装：

cd mjpg-streamer/mjpg-streamer-experimental
sudo make all
sudo make install

④.启动命令：

./mjpg_streamer -i "./input_uvc.so" -o "./output_http.so -w ./www"

如果使用的是CSI摄像头用如下命令：

./mjpg_streamer -i "input_raspicam.so" -o "output_http.so -w ./www"

上述命令启动后，会在控制台输出信息（端口8080），这样就可以通过局域网IP访问了

四、互联网远程环境配置

关于公网访问家庭网，个人总结了几种方式供参考，前两种我都使用过，对个人来讲够用了。

一、家庭宽带有公网IP，或能索要到公网IP 

二、无法取得公网IP

三、使用IPv6，这种方式没尝试过，在此就不讨论了。

    如何确定你的网是否有公网IP，进入到路由器管理界面，找到WAN界面，查看WAN口IP。然后到百度搜IP，如果两个IP一样就是公网IP，否则就不是；

当前网络服务商可能给公网IP的比较少，我选择宽带商之前确认有公网IP才装的。

这种只需要配置动态域名解析服务就行了，而且带宽就是你宽带上行带宽，不限流量。

    如果没有公网IP，目前有些第三方软件，像花生壳等能做内网访问，只需要在路由器或树莓派安装客户端软件，就能实现外网访问。

不过这种方式免费的限流量，不常用的情况下也足够使用了。

    除第三方提供的软件外，如果你有自己的云服务器，还可以自己搭建内网代理，我之前用过java开源版的xtunnel。

五、增加舵机云台

上面4步后实现了网络监控，接下来准备作一个云台，通过远程控制摄像头拍摄方向；

这部分利用树莓派的GPIO口控制两路9G舵机，分别沿着水平和垂直两个维度运动。之所以选择9G舵机一个是价格便宜，再一个电路简单不需要外部供电。

树莓派-舵机接线图如下：

云台支架：

1、安装pigpio官方推荐的驱动（

pigpio文档：23. API - Pins — GPIO Zero 1.6.2 Documentation

文档地址：14. API - Output Devices — GPIO Zero 1.6.2 Documentation）

git clone https://github.com/joan2937/pigpio
cd pigpio
make #编译
sudo make install #安装
sudo ./x_pigpio # 检查完整性
sudo pigpiod    # 运行

2、舵机控制程序：

import asyncio
import websockets
import pigpio
import time
## GPIO端口号BCM编码，根据接线修改
PIN_H_SERVO = 17 # 垂直舵机
PIN_V_SERVO = 18 # 水平舵机
PWM_frequency = 50  # Hz
# 初始化函数
def init():
    # 对舵机控制相关初始化
    global pwm_horizontal,pwm_vertical
    pwm_horizontal = pigpio.pi()
    pwm_horizontal.set_PWM_range(PIN_H_SERVO, 20000)
    pwm_horizontal.set_PWM_frequency(PIN_H_SERVO, PWM_frequency)
    pwm_vertical = pigpio.pi()
    pwm_vertical.set_PWM_range(PIN_V_SERVO, 20000)
    pwm_vertical.set_PWM_frequency(PIN_V_SERVO, PWM_frequency)
# 水平方向舵机控制
def setHorizontal(x):
    # 将角度参数转换成pigpio占空比参数
    duty = 500 + 11*x
    pwm_horizontal.set_PWM_dutycycle(PIN_H_SERVO,duty)
    print("x =", x, "-> duty =", duty)
    time.sleep(1)
# 垂直方向舵机控制
def setVertical(y):
    # 占空比参数
    duty = 500 + 11 * y
    pwm_vertical.set_PWM_dutycycle(PIN_V_SERVO,duty)
    print("y =", y, "-> duty =", duty)
    time.sleep(1)
async def handle(websocket, path):
    async for message in websocket:
        print("got a command:{}".format(message))
        temp = message.split("=")
        if temp[0] == 'x':
            setHorizontal(int(temp[1]))
        if temp[0] == 'y':
            setVertical(int(temp[1]))
        print("Done")
async def main():
    # start a websocket server
    async with websockets.serve(handle, "0.0.0.0", 8765):
        await asyncio.Future()  # run forever
print("starting...")
init()
asyncio.run(main())

3、修改mjpg-streamer的页面程序，增加控制按钮，通过websockets向树莓派发送舵机指令，实现控制（websockets文档：GitHub - aaugustin/websockets: Library for building WebSocket servers and clients in Python）

Webscoket：是Web浏览器和服务器之间的一种全双工通信协议。

页面中增加一组按钮，代码如下：

<button id="servo_up"><div class="btnface" style="background-image: url('f-up.png');background-size:100% 100%;"></div></button>
<button id="servo_down"><div class="btnface" style="background-image: url('f-down.png');background-size:100% 100%;"></div></button>
<button id="servo_left"><div class="btnface" style="background-image: url('f-left.png');background-size:100% 100%;"></div></button>
<button id="servo_right"><div class="btnface" style="background-image: url('f-right.png');background-size:100% 100%;"></div></button>
<button id="servo_auto"><div class="btnface" style="background-image: url('f-auto.png');background-size:100% 100%;"></div></button>

JS写websockets客户端代码：

var x = 90, y = 90;
  //判断浏览器是否支持WebSocket
  var supportsWebSockets = 'WebSocket' in window || 'MozWebSocket' in window;
  if (supportsWebSockets) {
    var  ws = new WebSocket("ws://10.0.0.10:8765"); //连接WebSocket服务端
    ws.onopen = function(){
       console.log("websocket connect success!");
       ws.send("x=90"); // 首次连接后，发送初始化角度命令，水平和垂直舵机都设置成90度
       ws.send("y=90");
    }
    ws.onmessage = function(e){
       console.log("receive message:" + e.data);
    }
    ws.onclose = function(e){
       console.log("websocket close!");
    }
    ws.onerror = function(e){
       console.log("websocket error:" + e);
    }
    //舵机控制函数
    $('#servo_up').click(function() { // 垂直 上
       y = y + 10;
       if(y >= 180){
          y = 180;
       }
       ws.send("y=" + y);
    });
    $('#servo_down').click(function() { // 垂直 下
       y = y - 10;
       if(y <= 0){
          y = 0;
       }
       ws.send("y=" + y);
     });
     $('#servo_left').click(function() { // 水平 左
       x = x + 10;
       if(x >= 180){
          x = 180;
       }
       ws.send("x=" + x);
     });
     $('#servo_right').click(function() { // 水平 右
       x = x - 10;
       if(x <= 0){
          x = 0;
       }
       ws.send("x=" + x);
      });
   }else{
      layer.alert("浏览器不支持WebSocket!");
   }

六、外壳及支架设计

一共四个部分的3D打印件

七、其他记录

1、舵机抖动问题（发生在启动后，调用sleep过程中或停止时）

一开始我们使用的GPIO库是gpiozero，相关介绍如下：

gpiozero GitHub地址：gpiozero · GitHub

gpiozero 文档地址：gpiozero — GPIO Zero 1.6.2 Documentation

在调试过程中发现，云台在启动后会不停抖动。查询官网文档发现了一个Note提示：

出自地址：14. API - Output Devices — GPIO Zero 1.6.2 Documentation

“为了减少舵机抖动，尽量使用pigpio驱动而不是默认驱动” 原因是：pigpio使用DMA取样使得事件边缘更精确

于是替换了默认库，舵机停止时没有出现抖动现象

2、报错信息如下：sudo: pigpiod: command not found

需要先执行：sudo pigpiod 

实测发现，如果通过pip install安装，没有pigpiod命令

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