使用树莓派和 L298N 来 DIY 小车底盘

news2025/1/11 22:56:00

树莓派小车可以作为 STEM（科学、技术、工程、数学）教育的工具，在实际操作中帮助学生理解和学习电子技术、编程和机器人原理。可以培养学生的动手能力、解决问题的能力和创新思维。

随着近年 AI 技术的高速发展，SLAM、VSLAM 甚至带 AI 功能的智能小车也成了学生们热衷的 “玩具”，价格不菲的成品智能小车，却也阻挡了不少学生的求知热情和脚步。

DIY 一个自己的丐版小车底盘，一来可以省米，二来也可以享受一下 DIY 的乐趣。

一、成品展示：

现在树莓派、香橙派、香蕉派、旭日 X3 派、爱芯派、K230 等各种单板平台越来越多，性能也都十分强悍，除了可以实现图像、视频甚至复杂的 AI 算法，当然也可以直接拿来做小车的主控。

DIY 一个自己的丐版小车底盘，所需的硬件资源，除了这些单板平台（需要占用 4 个 IO 口），再加上一块 L298N 的小板，两个或者四个直流电机，轮子，亚克力板，一个充电宝，一些螺丝、螺栓，一些杜邦线等。如果你需要做视频图像的算法，还需要摄像头。

多年前 DIY 的一个四电机树莓派小车如图所示，底盘现在可以拿来换上性能强悍的香橙派。

当然也可以 DIY 一个这样两个电机的：

二、L298N 的使用说明：

L298N 是一款双 H 桥驱动芯片，常用于驱动直流电机和步进电机。

连接电源：将电源的正极（5V 至 12V）连接到 L298N 的12V 供电，将电源的负极连接到 GND。
连接控制信号：将控制信号接口 IN1、IN2、IN3 和 IN4 分别连接到树莓派的数字输出引脚。
连接电机：将一个电机连接到输出 A，将另一个电机连接到输出 B。

三、树莓派的 IO 脚：

以树莓派 3B 为例，需要确认使用哪几个 IO 管脚。

四、连线：

我们从第二脚5V取电，14脚接地；给L298N供电，

用 GPIO19，26，16，20作为 L298N 的控制管脚；

物理管脚为：35，37，36，38，对应连接 L298N 的 IN1，IN2，IN3，IN4 控制管脚；

在 WiringPi 里对应的编号为：24，25，27，28，程序里使用的是这个标号。

将 L298N 的输出 A 的两根线连接一侧的直流电机两个输入，将 L298N 的输出 B 的两根线连接另一侧的直流电机两个输入。

注意：

我们将一侧两个电机并联时，由于一侧的两个电机安装方向相反，连线要交叉，这样才能保证两电机运转方向一致。

电机运转方向与期望方向不一致时，交换一下电机连线即可。

五、测试代码与编译：

编写代码 car_control.c，控制小车前进、后退、左转、右转。

#include <wiringPi.h>
#include <stdio.h>

#define IN1 24 // GPIO19 connected to L298N IN1
#define IN2 25 // GPIO26 connected to L298N IN2
#define IN3 27 // GPIO16 connected to L298N IN3
#define IN4 28 // GPIO20 connected to L298N IN4

void forward() {
    digitalWrite(IN1, HIGH);
    digitalWrite(IN2, LOW);
    digitalWrite(IN3, HIGH);
    digitalWrite(IN4, LOW);
    printf("forward\n");
}

void backward() {
    digitalWrite(IN1, LOW);
    digitalWrite(IN2, HIGH);
    digitalWrite(IN3, LOW);
    digitalWrite(IN4, HIGH);
    printf("backward\n");
}

void left() {
    digitalWrite(IN1, HIGH);
    digitalWrite(IN2, LOW);
    digitalWrite(IN3, LOW);
    digitalWrite(IN4, HIGH);
    printf("left\n");
}

void right() {
    digitalWrite(IN1, LOW);
    digitalWrite(IN2, HIGH);
    digitalWrite(IN3, HIGH);
    digitalWrite(IN4, LOW);
    printf("right\n");
}

void stop() {
    digitalWrite(IN1, LOW);
    digitalWrite(IN2, LOW);
    digitalWrite(IN3, LOW);
    digitalWrite(IN4, LOW);
    printf("stop\n");
}

int main() {
    wiringPiSetup();
    pinMode(IN1, OUTPUT);
    pinMode(IN2, OUTPUT);
    pinMode(IN3, OUTPUT);
    pinMode(IN4, OUTPUT);

    while (1) {
        // Control the robot car using the following functions
        forward();
        delay(2000); // move forward for 2 second
        stop();
        delay(1000); // stop for 1 seconds
        backward();
        delay(2000); // move backward for 2 second
        stop();
        delay(1000); // stop for 1 seconds
        left();
        delay(1000); // turn left for 1 seconds
        stop();
        delay(1000); // stop for 1 seconds
        right();
        delay(1000); // turn right for 1 seconds
        stop();
        delay(3000); // stop for 3 seconds
    }

    return 0;
}

编译执行：

pi@rasppi3B:~/test $ gcc -o car_control car_control.c -lwiringPi
pi@rasppi3B:~/test $ sudo ./car_control