Programmation de la voiture

Le dossier du projet : dossiermariokartv3.pdf

La programmation du déplacement de la voiture est gérée sur le principe d'une architecture client-serveur :

• la partie serveur va recevoir les requêtes de commandes et activer les moteurs. Cette partie est constituée de deux programmes Python sur le Raspberry :
• une partie cliente depuis laquelle on envoie des requêtes au serveur. Les requêtes sont par exemple faire avancer la voiture, freiner, reculer. Cette partie est gérée avec une page html associée à un feuille de style CSS.

• le client est un ordinateur portable qui se connecte en wifi sur le Raspberry. Le Raspberry est configuré comme point d'accès Wifi avec le logiciel RaspAP.
• sur l'ordinateur on lance un navigateur Internet et on se connecte au site Web de pilotage de la voiture à l'URL http://10.3.141.1 Sur le Raspberry, un serveur Web est exécuté et pour publier les pages du projet avec comme page principale la page index.html.
• cette page index.html contient l'interface de pilotage de la voiture et crée le websocket client pour se connecter au websocket serveur du Raspberry à l' adresse ws://10.3.141.1:5678
• sur le Raspberry, le programme serveur.py doit être lancé pour créer le websocket serveur et attendre les requêtes clientes. En permanence le serveur envoie la distance du premier obstacle situé devant la voiture ainsi que sa vitesse.

Ce fichier gère le websocket et lance deux tâches :

• une tâche (gestion_reception_message(websocket)) pour écouter les messages reçus. Cette tâche lance elle même deux autres tâches en parallèle :
  • une pour gérer le déplacement (gestionmoteur(message)) avancer/reculer/accelerer/ralentir/frein/arrêt
  • une pour gérer la direction (gestiondirection(message))
• une tâche (gestion_envoi_message(websocket)) pour envoyer des messages vers le client (la page web) afin d'afficher la distance et pourquoi pas la vitesse.

Ce fichier contient les instructions pour :

• initialiser le GPIO du Raspbery utilisé par la carte SB,
• les fonctions pour traiter les messages reçus.

Les fichiers sont dans le dossier /var/www/isn du serveur Web

Le fichier index.html

• définit l'interface en HTML et CSS,
• gère l'interaction avec l'utilisateur et le websocket en javascript.
  • création du websochet client et connexion au serveur à l'adresse ws://10.3.141.1:5678
  • affichage en permanence de la distance et de la vitesse
  • affichage en permanence du flux vidéo qui est diffusé par le logiciel motion configuré sur le Raspberry à l'adresse http://10.3.141.1:8081/video
  • interaction avec l'utilisateur :
    • en utilisant soit les touches du clavier, soit la souris,
    • à chaque action de l'utilisateur, un message est envoyé au serveur pour indiquer ce qu'il faut faire (avancer, reculer, etc.)

Le fichier de style style.css permet de gérer l'affichage côte à côte de la vidée et des commandes en laissant le bloc div de la vidéo flotter à gauche du bloc des commandes.

#!/usr/bin/env python3
import asyncio
import websockets
#import fonctions
from fonctions import *
 
fonctions.init()
 
# Gestion de l'envoi des messages du serveur au client
async def gestion_envoi_message(websocket): 
    # boucle infinie pour envoyer toutes les secondes un message
    while True:
       await websocket.send("distance {} cm ; dc : {} ".format(distance(),dc))
       await asyncio.sleep(1)
 
# Gestion des messages recus du client
async def gestion_reception_message(websocket):
    while True:
        # reception du message d'un client
        message = await websocket.recv()
        # lancement de deux taches en parallele
        # tache qui gere avancer, reculer, acelerer, ralentir, le freinage et l'arret  
        asyncio.get_event_loop().create_task(gestionmoteur(message))
        # tache qui gere tourner a droite et a gauche 
        asyncio.get_event_loop().create_task(gestiondirection(message))
        #print(message)
 
# fonction lancee a chaque connexion d'un client
async def echange(websocket,path): # definir la fonction comme asynchrone
    #envoyer des messages en parallele
    envoyer = asyncio.ensure_future(gestion_envoi_message(websocket))
    #recevoir message en parallele
    recevoir = asyncio.ensure_future(gestion_reception_message(websocket))
    #gère l'obstacle
    obstacle = asyncio.ensure_future(gestionobstacle())
    termine, attente = await asyncio.wait(
            [envoyer, recevoir, obstacle],
            return_when = asyncio.FIRST_COMPLETED,
    )
 
# Definir la fonction qui sera appelee par le serveur a la connexion d'un client
lancement_serveur = websockets.serve(echange,'10.3.141.1', 5678)  
# Creation de la boucle d'evenement (event loop) 
loop = asyncio.get_event_loop()
loop.run_until_complete(lancement_serveur)
loop.run_forever()
loop.close()

import RPi.GPIO as GPIO
import time
import fonctions
import asyncio
 
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setwarnings(False)
 
moteur1 = {"PWM":17, "Avancer":27, "Reculer":22}
moteur2 = {"PWM":25 ,"Gauche": 23, "Droite":24}
ultrason={"envoi":5, "echo":6}
ultrasonarriere={"envoi":4, "echo":18}
 
global dc, acceleration,  moteurPWM, moteurDIRPWM  
dc=50
acceleration=15
 
def init():
    global dc, acceleration,  moteurPWM, moteurDIRPWM  
    GPIO.setup(moteur1["PWM"], GPIO.OUT)
    GPIO.setup(moteur1["Avancer"], GPIO.OUT)
    GPIO.setup(moteur1["Reculer"], GPIO.OUT)
    GPIO.setup(moteur2["PWM"], GPIO.OUT)
    GPIO.setup(moteur2["Gauche"], GPIO.OUT)
    GPIO.setup(moteur2["Droite"], GPIO.OUT)
    GPIO.setup(ultrason["envoi"],GPIO.OUT)
    GPIO.setup(ultrason["echo"],GPIO.IN)
    GPIO.setup(ultrasonarriere["envoi"],GPIO.OUT)
    GPIO.setup(ultrasonarriere["echo"],GPIO.IN)
 
    moteurPWM = GPIO.PWM(moteur1["PWM"], 50)
    moteurPWM.start(0)
    moteurPWM.ChangeDutyCycle(dc)
    moteurDIRPWM = GPIO.PWM(moteur2["PWM"], 50)
    moteurDIRPWM.start(50)
 
 
def distance():
    GPIO.output(ultrason["envoi"], GPIO.HIGH)
    time.sleep(0.00001)
    GPIO.output(ultrason["envoi"], GPIO.LOW)
    start = time.time()
    while GPIO.input(ultrason["echo"])==0:
       pass
    debutImpulsion= time.time()
    while GPIO.input(ultrason["echo"])==1:
       pass
    finImpulsion  = time.time()
    distance = round((finImpulsion - debutImpulsion) * 343*100/2,1)
    return round(distance)
 
def distancearriere():
    GPIO.output(ultrasonarriere["envoi"], GPIO.HIGH)
    time.sleep(0.00001)
    GPIO.output(ultrasonarriere["envoi"], GPIO.LOW)
    start = time.time()
    while GPIO.input(ultrasonarriere["echo"])==0:
       pass
    debutImpulsion= time.time()
    while GPIO.input(ultrasonarriere["echo"])==1:
       pass
    finImpulsion  = time.time()
    distance = round((finImpulsion - debutImpulsion) * 343*100/2,1)
    return round(distance)
 
async def gestionobstacle () :
    while True:
        if distance()<= 50 :
            print("ALERTE OBSTACLE !")
            GPIO.output(moteur1["Avancer"],GPIO.LOW)
            GPIO.output(moteur1["Reculer"],GPIO.LOW)
        await asyncio.sleep(0.2)
 
async def gestionmoteur(message):
    global dc, acceleration,  moteurPWM, moteurDIRPWM  
    #avancer
    if message=='Zactive':
        #augmenter la vitesse de 15
        acceleration=15
        GPIO.output(moteur1["Avancer"],GPIO.HIGH)
        GPIO.output(moteur1["Reculer"],GPIO.LOW)
    if message=='Zdeactive':
        #baisser la vitesse de 30
        acceleration=-30
        GPIO.output(moteur1["Avancer"],GPIO.LOW)
        GPIO.output(moteur1["Reculer"],GPIO.LOW)
    #reculer
    if message=='Sactive':
        #augmenter la vitesse de 10
        acceleration=10
        GPIO.output(moteur1["Avancer"],GPIO.LOW)
        GPIO.output(moteur1["Reculer"],GPIO.HIGH)		
    if message=='Sdeactive':
        #baisser la vitesse de 30
        acceleration=-30
        GPIO.output(moteur1["Avancer"],GPIO.LOW)
        GPIO.output(moteur1["Reculer"],GPIO.LOW)
    #arret
    if message=='Eactive':
        GPIO.output(moteur1["Avancer"],GPIO.LOW)
        GPIO.output(moteur1["Reculer"],GPIO.LOW)
    #accelerer  
    if message=='Ractive':
        if dc<=95:
           dc=dc+5
           moteurPWM.ChangeDutyCycle(dc)
    #ralentir      
    if message=='Factive':
        if dc>=30:
           dc=dc-5
           moteurPWM.ChangeDutyCycle(dc)
 
async def gestiondirection(message):
    print("message : ",message)
    #gauche
    if message=='Qactive': 
        GPIO.output(moteur2["Gauche"],GPIO.HIGH)
        time.sleep (0.1)
        GPIO.output(moteur2["Gauche"],GPIO.LOW)      
    #droite
    if message=='Dactive':
        GPIO.output(moteur2["Droite"],GPIO.HIGH)
        time.sleep (0.1)
        GPIO.output(moteur2["Droite"],GPIO.LOW)
 
def fin():
    moteurPWM.stop()
    moteurDIRPWM.stop()
    GPIO.cleanup()

<!DOCTYPE html>
<html>
 <head>
    <meta charset="UTF-8">
    <link rel="stylesheet" href="style.css">
	<title>
	Projet Mariokart
	</title>
 </head>
 <body>
  <h1>Projet Mariokart</h1>
  <div id="camera">
   <fieldset>
   <legend>Vidéo en direct :</legend>
    <section class="streaming">
      <img name="PiCamera" src="http://10.3.141.1:8081/video" 
      width="520" height="'440" alt="Caméra Voiture" 
      style="background-color: #009999" />
    </section>
   </fieldset>
  </div>
  <fieldset>
  <legend>Commande :</legend>
  <div id="codage">
    <input type="button" name="flecheAvancer" id="flecheAvancer" value="Z" />
	<label for="flecheAvancer">Avancer</label><br />
    <input type="button" name="flecheReculer" id="flecheReculer" value="S" /> 
	<label for="flecheReculer">Reculer<label><br />
    <input type="button" name="flecheDroite" id="flecheDroite" value="D" /> 
	<label for="flecheDroite">Droite</label><br />
    <input type="button" name="flecheGauche" id="flecheGauche" value="Q" /> 
	<label for="flecheGauche">Gauche</label><br />
    <input type="button" name="frein" id="frein" value="E" /> 
	<label for="frein">Frein</label><br /> 
    <input type="button" name="frein" id="accelerer" value="R" /> 
	<label for="accelerer">Accelérer</label><br />  
    <input type="button" name="ralentir" id="ralentir" value="F" /> 
	<label for="ralentir">Ralentir</label><br />  	
    <span id="messagerecu">Message</span><br />
  </div>
  </fieldset>
  <script>
   // Gestion de la souris
   //  * ajout des gestionnaire d'evenement sur les boutons activés par la souris
   //  * au clic gauche de la souris
   //  * et au relachement du bouton gauche de la souris
   var flecheAvancer = document.getElementById('flecheAvancer');
   flecheAvancer.addEventListener('mousedown',clicSouris);
   flecheAvancer.addEventListener('mouseup',relacheSouris);
   var flecheReculer = document.getElementById('flecheReculer');
   flecheReculer.addEventListener('mousedown',clicSouris);
   flecheReculer.addEventListener('mouseup',relacheSouris);
   var flecheDroite = document.getElementById('flecheDroite');
   flecheDroite.addEventListener('mousedown',clicSouris);
   flecheDroite.addEventListener('mouseup',relacheSouris);
   var flecheGauche = document.getElementById('flecheGauche');
   flecheGauche.addEventListener('mousedown',clicSouris);
   flecheGauche.addEventListener('mouseup',relacheSouris);
   var frein = document.getElementById('frein');
   frein.addEventListener('mousedown',clicSouris);
   frein.addEventListener('mouseup',relacheSouris);
   var accelerer = document.getElementById('accelerer');
   accelerer.addEventListener('mousedown',clicSouris);
   accelerer.addEventListener('mouseup',relacheSouris);
   var ralentir = document.getElementById('ralentir');
   ralentir.addEventListener('mousedown',clicSouris);
   ralentir.addEventListener('mouseup',relacheSouris);
 
   // gestion du clic gauche de la souris
   // envoi d'un message contenant : le nom de la touche et le mot active
   function clicSouris(event) {
    //alert(event.target.value +'active');
	ws.send(event.target.value +'active');
   }
 
   // gestion du relachemement du bouton gauche de la souris : sert avancer/reculer ; droite/gauche
   // envoi d'un message contenant : le nom de la touche et le mot deactive
   function relacheSouris(event) {
    //alert(event.target.value +'deactive');
	ws.send(event.target.value +'deactive');
   }
 
 //ajout des gestionnaotes d'evenemebt pour le clavier
  document.addEventListener('keydown', toucheAppuyee);
  document.addEventListener('keyup', toucheRelachee );
 
  // Gestion du clavier
  // Gestion de l'appui d'une touche 
  // envoi d'un message contenant : le nom de la touche et le mot active 
  function toucheAppuyee(event) {
    // touche Z appuyée code 90 -> avancer
    if(event.keyCode == '90') {
       ws.send('Z' + 'active');
    }
    // touche S appuyée code 83 -> reculer
    if(event.keyCode == '83') {
       ws.send('S' + 'active');
    }
    // touche Q appuyée code 81 -> tourner a gauche
    if(event.keyCode == '81') {
       ws.send('Q' + 'active');
    }
    // touche D appuyée code 68 -> tourner a droite
    if(event.keyCode == '68') {
       ws.send('D' + 'active');
    }
    // touche E appuyée code 69 -> freiner
    if(event.keyCode == '69') {
       ws.send('E' + 'active');
    }	
    // touche R appuyée code 82 -> accelerer
    if(event.keyCode == '82') {
       ws.send('R' + 'active');
    }	
    // touche F appuyée code 70 -> ralentir
    if(event.keyCode == '70') {
       ws.send('F' + 'active');
    }	
  }
 
  // Gestion du relachement d'une touche uniquement pour 
  //  * avancer et reculer
  //  * droite et gauche pour ramener les roues au centre
  // et envoi d'un message contenant : le nom de la touche et le mot deactive
  function toucheRelachee(event) {
    // touche Z relachée code 90 -> desactiver avancer
    if(event.keyCode == '90') {
       ws.send('Z' + 'deactive');
    }
    // touche S relachée code 83 -> desactiver reculer
    if(event.keyCode == '83') {
       ws.send('S' + 'deactive');
    }
    // touche Q relachée code 81 -> tourner a gauche
    if(event.keyCode == '81') {
       ws.send('Q' + 'deactive');
    }
    // touche D relachée code 68 -> tourner a droite
    if(event.keyCode == '68') {
       ws.send('D' + 'deactive');
    }
  }
 
  // Création du Websocket client vers le serveur du Raspberry Pi
  var ws = new WebSocket("ws://10.3.141.1:5678/");
  // envoi d'un premier message lors de la connexion au serveur
   ws.onopen = function (event) {
      ws.send("J'envoie un premier message au serveur."); 
  };
  var messagerecu = document.getElementById('messagerecu');
  ws.onmessage = function (event) {
     //affiche le message recu dans la balise <span>
     messagerecu.innerHTML = event.data;  
  };
 </script>
 </body>
</html>

  <script>
   // Gestion de la souris
   //  * ajout des gestionnaire d'evenement sur les boutons activés par la souris
   //  * au clic gauche de la souris
   //  * et au relachement du bouton gauche de la souris
   var flecheAvancer = document.getElementById('flecheAvancer');
   flecheAvancer.addEventListener('mousedown',clicSouris);
   flecheAvancer.addEventListener('mouseup',relacheSouris);
   var flecheReculer = document.getElementById('flecheReculer');
   flecheReculer.addEventListener('mousedown',clicSouris);
   flecheReculer.addEventListener('mouseup',relacheSouris);
   var flecheDroite = document.getElementById('flecheDroite');
   flecheDroite.addEventListener('mousedown',clicSouris);
   flecheDroite.addEventListener('mouseup',relacheSouris);
   var flecheGauche = document.getElementById('flecheGauche');
   flecheGauche.addEventListener('mousedown',clicSouris);
   flecheGauche.addEventListener('mouseup',relacheSouris);
   var frein = document.getElementById('frein');
   frein.addEventListener('mousedown',clicSouris);
   frein.addEventListener('mouseup',relacheSouris);
   var accelerer = document.getElementById('accelerer');
   accelerer.addEventListener('mousedown',clicSouris);
   accelerer.addEventListener('mouseup',relacheSouris);
   var ralentir = document.getElementById('ralentir');
   ralentir.addEventListener('mousedown',clicSouris);
   ralentir.addEventListener('mouseup',relacheSouris);
 
   // gestion du clic gauche de la souris
   // envoi d'un message contenant : le nom de la touche et le mot active
   function clicSouris(event) {
    //alert(event.target.value +'active');
	ws.send(event.target.value +'active');
   }
 
   // gestion du relachemement du bouton gauche de la souris : sert avancer/reculer ; droite/gauche
   // envoi d'un message contenant : le nom de la touche et le mot deactive
   function relacheSouris(event) {
    //alert(event.target.value +'deactive');
	ws.send(event.target.value +'deactive');
   }
 
 //ajout des gestionnaotes d'evenemebt pour le clavier
  document.addEventListener('keydown', toucheAppuyee);
  document.addEventListener('keyup', toucheRelachee );
 
  // Gestion du clavier
  // Gestion de l'appui d'une touche 
  // envoi d'un message contenant : le nom de la touche et le mot active 
  function toucheAppuyee(event) {
    // touche Z appuyée code 90 -> avancer
    if(event.keyCode == '90') {
       ws.send('Z' + 'active');
    }
    // touche S appuyée code 83 -> reculer
    if(event.keyCode == '83') {
       ws.send('S' + 'active');
    }
    // touche Q appuyée code 81 -> tourner a gauche
    if(event.keyCode == '81') {
       ws.send('Q' + 'active');
    }
    // touche D appuyée code 68 -> tourner a droite
    if(event.keyCode == '68') {
       ws.send('D' + 'active');
    }
    // touche E appuyée code 69 -> freiner
    if(event.keyCode == '69') {
       ws.send('E' + 'active');
    }	
    // touche R appuyée code 82 -> accelerer
    if(event.keyCode == '82') {
       ws.send('R' + 'active');
    }	
    // touche F appuyée code 70 -> ralentir
    if(event.keyCode == '70') {
       ws.send('F' + 'active');
    }	
  }
 
  // Gestion du relachement d'une touche uniquement pour 
  //  * avancer et reculer
  //  * droite et gauche pour ramener les roues au centre
  // et envoi d'un message contenant : le nom de la touche et le mot deactive
  function toucheRelachee(event) {
    // touche Z relachée code 90 -> desactiver avancer
    if(event.keyCode == '90') {
       ws.send('Z' + 'deactive');
    }
    // touche S relachée code 83 -> desactiver reculer
    if(event.keyCode == '83') {
       ws.send('S' + 'deactive');
    }
    // touche Q relachée code 81 -> tourner a gauche
    if(event.keyCode == '81') {
       ws.send('Q' + 'deactive');
    }
    // touche D relachée code 68 -> tourner a droite
    if(event.keyCode == '68') {
       ws.send('D' + 'deactive');
    }
  }
 
  // Création du Websocket client vers le serveur du Raspberry Pi
  var ws = new WebSocket("ws://10.3.141.1:5678/");
  // envoi d'un premier message lors de la connexion au serveur
   ws.onopen = function (event) {
      ws.send("J'envoie un premier message au serveur."); 
  };
  var messagerecu = document.getElementById('messagerecu');
  ws.onmessage = function (event) {
     //affiche le message recu dans la balise <span>
     messagerecu.innerHTML = event.data;  
  };
 </script>

#camera{
float:left;
}