树莓派小车的4G遥控和视频回传内网穿透

目录

1.项目简介

2.工具

3.步骤

1.手机端

（1）设置ip和端口

（2）遥控界面

2.树莓派

（1）给树莓派配置公网环境

（2）树莓派进行内网穿透

（3）树莓派UDP监听

（4）树莓派视频回传

3.电脑端

（1）电脑进行内网穿透

（2）视频接收代码

---

1.项目简介

基于公网环境进行UDP通信，使用手机APP发出指令，控制树莓派小车移动，并将树莓派小车搭载的摄像头采集到的画面回传到电脑上显示。

2.工具

Android studio（开发手机APP）

PyCharm Community Edition （电脑端python程序接收树莓派回传的视频）

网卡 SIM7600CE—CNSE（树莓派联网）

软件：natapp,花生壳（内网穿透）

树莓派小车，摄像头

3.步骤

1.手机端

（1）设置ip和端口

Android studio开发通信APP,这是ip和端口的设置界面及代码

1.  
   public class MainActivity extends AppCompatActivity {
2.  
   private Button btn1;
3.  
   private EditText ip;
4.  
   private EditText port;
5.  
   private SharedPreferences.Editor spE;
6.  
   private SharedPreferences sp;;
7.  
    
8.  
   @Override
9.  
   protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
10.  
    super.onCreate(savedInstanceState);
11.  
    setContentView(R.layout.activity_main);
12.  
    btn1 = findViewById(R.id.bt_1);
13.  
    ip = findViewById(R.id.et_1);
14.  
    port = findViewById(R.id.et_2);
15.  
     
16.  
    sp = getSharedPreferences("ip", MODE_PRIVATE);
17.  
    sp = getSharedPreferences("port", MODE_PRIVATE);
18.  
    spE = sp.edit();
19.  
     
20.  
    ip.setText(sp.getString("ip", ""));
21.  
    port.setText(sp.getString("port",""));
22.  
     
23.  
    btn1.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
24.  
    @Override
25.  
     
26.  
    public void onClick(View v) {
27.  
    if (ip.getText().toString().isEmpty() || port.getText().toString().isEmpty()) {
28.  
    Toast.makeText(MainActivity.this, "请输入ip地址", Toast.LENGTH_SHORT).show();
29.  
    //弹窗
30.  
    return;
31.  
    }
32.  
     
33.  
    spE.putString("ip", ip.getText().toString());
34.  
    spE.putString("port", port.getText().toString());
35.  
    spE.apply();
36.  
     
37.  
    Intent intent = new Intent(MainActivity.this, MainActivity_udp.class);
38.  
    startActivity(intent);
39.  
    }
40.  
    });
41.  
    }
42.  
    }

（2）遥控界面

这是遥控界面的布局图片和代码，点击对应的图标就会有相应的指令发出

1.  
   public class MainActivity3 extends AppCompatActivity
2.  
   implements View.OnTouchListener
3.  
   {
4.  
   private SharedPreferences sp;
5.  
   @SuppressLint("ClickableViewAccessibility")
6.  
   @Override
7.  
   protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
8.  
   super.onCreate(savedInstanceState);
9.  
   setContentView(R.layout.activity_main3);
10.  
     
11.  
    TextView tx_w =findViewById(R.id.tx_w);
12.  
    TextView tx_s =findViewById(R.id.tx_s);
13.  
    TextView tx_a =findViewById(R.id.tx_a);
14.  
    TextView tx_d =findViewById(R.id.tx_d);
15.  
     
16.  
    tx_w.setOnTouchListener(MainActivity3.this);
17.  
    tx_s.setOnTouchListener(MainActivity3.this);
18.  
    tx_a.setOnTouchListener(MainActivity3.this);
19.  
    tx_d.setOnTouchListener(MainActivity3.this);
20.  
     
21.  
    sp = getSharedPreferences("ip",MODE_PRIVATE);
22.  
    sp = getSharedPreferences("port",MODE_PRIVATE);
23.  
     
24.  
    }
25.  
    @SuppressLint({"ClickableViewAccessibility", "NonConstantResourceId"})
26.  
    @Override
27.  
    public boolean onTouch(View v, MotionEvent event) {
28.  
    switch (v.getId()) {
29.  
    case R.id.tx_w:
30.  
    if (event.getAction() == MotionEvent.ACTION_DOWN) {
31.  
    udp_Thread ut = new udp_Thread("w", sp.getString("ip", ""),sp.getString("port",""));
32.  
    ut.start();
33.  
     
34.  
    }
35.  
     
36.  
    // 抬起操作
37.  
    else if (event.getAction() == MotionEvent.ACTION_UP) {
38.  
    udp_Thread ut = new udp_Thread("p" , sp.getString("ip", ""),sp.getString("port",""));
39.  
    ut.start();
40.  
    }
41.  
    return true;
42.  
     
43.  
    case R.id.tx_s:
44.  
    if (event.getAction() == MotionEvent.ACTION_DOWN) {
45.  
    udp_Thread ut = new udp_Thread("s" , sp.getString("ip", ""),sp.getString("port",""));
46.  
    ut.start();
47.  
    }
48.  
    // 抬起操作
49.  
    else if (event.getAction() == MotionEvent.ACTION_UP) {
50.  
    udp_Thread ut = new udp_Thread("p", sp.getString("ip", ""),sp.getString("port",""));
51.  
    ut.start();
52.  
    }
53.  
    return true;
54.  
    case R.id.tx_a:
55.  
    if (event.getAction() == MotionEvent.ACTION_DOWN) {
56.  
    udp_Thread ut = new udp_Thread("a" , sp.getString("ip", ""),sp.getString("port",""));
57.  
    ut.start();
58.  
    }
59.  
    // 抬起操作
60.  
    else if (event.getAction() == MotionEvent.ACTION_UP) {
61.  
    udp_Thread ut = new udp_Thread("c" , sp.getString("ip", ""), sp.getString("port",""));
62.  
    ut.start();
63.  
    }
64.  
    return true;
65.  
    case R.id.tx_d:
66.  
    if (event.getAction() == MotionEvent.ACTION_DOWN) {
67.  
     
68.  
    udp_Thread ut = new udp_Thread("d" , sp.getString("ip", ""), sp.getString("port",""));
69.  
    ut.start();
70.  
    }
71.  
    // 抬起操作
72.  
    else if (event.getAction() == MotionEvent.ACTION_UP) {
73.  
     
74.  
    udp_Thread ut = new udp_Thread("c" , sp.getString("ip", ""), sp.getString("port",""));
75.  
    ut.start();
76.  
    }
77.  
    return true;
78.  
    }
79.  
    return true;
80.  
    }
81.  
    }

 工具类udp_Thread(udp通信代码)

1.  
   public class udp_Thread extends Thread {
2.  
   private String str;
3.  
   private String ip;
4.  
   private String port;
5.  
    
6.  
   public udp_Thread(String str, String ip, String port) {
7.  
   this.str = str;
8.  
   this.ip = ip;
9.  
   this.port = port;
10.  
    }
11.  
     
12.  
    @Override
13.  
    public void run() {
14.  
    try {
15.  
    Thread.sleep(100);
16.  
    } catch (InterruptedException e) {
17.  
    e.printStackTrace();
18.  
    }
19.  
    DatagramSocket socket = null;
20.  
    try {
21.  
    if (socket == null) {
22.  
    socket = new DatagramSocket(null);
23.  
    socket.setReuseAddress(true);
24.  
    socket.bind(new InetSocketAddress(Integer.parseInt(port)));
25.  
    }
26.  
    } catch (SocketException e) {
27.  
    e.printStackTrace();
28.  
    }//实例化socket套接字
29.  
     
30.  
    InetAddress serverAddress = null;
31.  
    try {
32.  
    serverAddress = InetAddress.getByName(ip);
33.  
    } catch (UnknownHostException e) {
34.  
    e.printStackTrace();
35.  
    }//设置ip
36.  
     
37.  
    byte[] data = str.getBytes();
38.  
    System.out.println(str);
39.  
    System.out.println(ip);
40.  
    System.out.println(port);
41.  
    DatagramPacket packages = new DatagramPacket(data, data.length, serverAddress, Integer.parseInt(port));
42.  
    //封装报文
43.  
     
44.  
     
45.  
    try {
46.  
    assert socket != null;
47.  
    socket.send(packages);
48.  
    } catch (IOException e) {
49.  
    e.printStackTrace();
50.  
    }//发送
51.  
     
52.  
    socket.close();
53.  
    }
54.  
    }

至此，手机APP已经编写好了，设置正确的IP和端口就可以将指令发到树莓派上了

（W:电机正转 S:电机反转 A:舵机左转 D:舵机右转 P:电机停止 C：舵机回正）

2.树莓派

（1）给树莓派配置公网环境

我用的这种 网卡 （主要是支持Linux系统，比较方便）淘宝上买的，有点小贵。

也可以使用电脑上插得那种网卡，然后在树莓派上配置它的驱动

这是拨号教程

（2）树莓派进行内网穿透

1.不进行内网穿透的话，树莓派的ip（不管是局域网还是移动网络的ip都不是公网ip）只是在当前节点的局域网内的ip，不能进行公网通信。

2.穿透之后相当于给树莓派ip在公网环境中找了个爹(公网ip)，手机APP的指令先发到他爹哪里（公网ip），他爹在转发给树莓派ip(节点内局域网ip)

4.配置好内网穿透之后，在APP的ip和端口设置界面输入ip和端口号，就可以发送指令到树莓派了。(server.natappfree.cc是域名，转换成ip就行了)

（3）树莓派UDP监听

树莓派里面运行python程序

1.  
   sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
2.  
   server_addr=('0.0.0.0',8003)
3.  
   sockfd.bind(server_addr)
4.  
    
5.  
   def S_UDP():
6.  
   data,addr=sockfd.recvfrom(1024)
7.  
   if not data:
8.  
   print(waiting)
9.  
   id= data.decode()
10.  
    print('收到的信息：\nid:%s' % (id))
11.  
     
12.  
    if __name__ == "__main__":
13.  
    while True:
14.  
    S_UDP()

这样树莓派就可以接收到来自手机APP的指令了。

然后根据接收到的指令控制小车的移动

1.  
   if order == 'a':
2.  
   Motor.ChangeDutyCycle(MotorCenter Motor_sensitivity)
3.  
    
4.  
   elif order == 'd':
5.  
   Motor.ChangeDutyCycle(MotorCenter - Motor_sensitivity)
6.  
    
7.  
   if order == 'w':
8.  
   Servo.ChangeDutyCycle(ServoCenter Servo_sensitivity)
9.  
    
10.  
    elif order == 's':
11.  
    Servo.ChangeDutyCycle(ServoCenter - Servo_sensitivity)
12.  
     
13.  
     
14.  
    if order == 'c':
15.  
    Motor.ChangeDutyCycle(MotorCenter)
16.  
     
17.  
    if order == 'p':
18.  
    Servo.ChangeDutyCycle(ServoCenter)

控制小车移动的代码取决于你使用的树莓派小车的底层，我这个只做参考

（4）树莓派视频回传

代码运行需要opencv,安装教程网上比较多，不在赘述，记得换源就行了

1.  
    
2.  
   import cv2
3.  
   import socket
4.  
    
5.  
   IP=103.46.128.49
6.  
   PORT=13415
7.  
   server=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
8.  
    
9.  
   WIDTH=320
10.  
    HEIGHT=240
11.  
     
12.  
    print('now starting to send frames...')
13.  
    capture=cv2.VideoCapture(0)
14.  
    capture.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH,WIDTH)
15.  
    capture.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT,HEIGHT)
16.  
    try:
17.  
    while True:
18.  
    success,frame=capture.read()
19.  
    if success and frame is not None:
20.  
    result,imgencode=cv2.imencode('.jpg',frame,[cv2.IMWRITE_JPEG_QUALITY,90])
21.  
    server.sendto(imgencode,(IP, PORT))
22.  
     
23.  
    except Exception as e:
24.  
    print(e)
25.  
    capture.release()
26.  
    server.close()

视频回传是回传到电脑端，所以这里的ip要设置电脑的公网ip(电脑内网穿透获取到的公网ip)

3.电脑端

（1）电脑进行内网穿透

电脑端使用花生壳配置内网穿透，下载花生壳，操作很简单，配置成功后如图所示：

如图所示，右上角访问地址4y4399t29.wicp.vip:13415就是电脑内网穿透之后获取的公网ip和端口4y4399t29.wicp.vip是域名（对应ip:103.46.128.49），13415是端口。内网主机就是自己电脑的ip和端口，端口在运行的python程序中设置，ip查看方法如下：

键盘按Windows R输入“cmd”并确定后，命令窗口中输入“ipconfig”，回车，找到ipv4对应的ip地址，就是你电脑的ip地址。

配置成功后向103.46.128.49：13415发送的数据就会转发到你的电脑上（100.23.89.197：8888）

（2）视频接收代码

1.  
   import cv2
2.  
   import numpy
3.  
   import socket
4.  
    
5.  
   HOST = '0.0.0.0'
6.  
   PORT = 8888
7.  
   buffSize = 65535
8.  
    
9.  
   server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) # 创建socket对象
10.  
    server.bind((HOST, PORT))
11.  
    print('now waiting for frames...')
12.  
    while True:
13.  
    data, address = server.recvfrom(buffSize) # 先接收的是字节长度
14.  
    data = numpy.array(bytearray(data)) # 格式转换
15.  
    imgdecode = cv2.imdecode(data, 1) # 解码
16.  
    print('have received one frame')
17.  
    cv2.imshow('frames', imgdecode) # 窗口显示
18.  
    if cv2.waitKey(1) == 27:
19.  
    break
20.  
    server.close()
21.  
    cv2.destroyAllWindows()

电脑收到树莓派发送的视频后就会显示在屏幕上。

第一次写文章，分享自己玩的树莓派4G小车，看的不明白的地方留言提问。

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