用树莓派 Zero 制造电动轮椅后视镜

本期介绍安装在电动轮椅上的后视摄像头的制作方法，该项目通过手机上的 IP 视频流来实现后视摄像头的功能，该摄像头会安装在电动轮椅的操纵杆附近。和往期的《基于树莓派和 Vufine 屏的谷歌眼镜》一样，是为行动障碍人士提供帮助的实用项目。当然你也可以运用到其他领域。

项目特点：

1、轮椅使用 24V 铅蓄电池供电，整个项目的电源由电动轮椅提供。方便为树莓派和手机供电，充电端口可以兼容 USB 接口的电源转换器。

2、树莓派 Zero W 用于视频流的部分，作为无线访问点，并将视频流传输到连接到无线网络的任何设备上。

3、手机托盘将使用 3D 打印的外壳安装在轮椅的控制器旁，它将提供图像显示的功能。

4、本项目将会用到 Debian/Linux 的基础知识。

材料清单

• 树莓派 ZeroW×1
• SainSmart 广角鱼眼镜头×1
• 塑料外壳×2
• XLR 插头×1
• 车载 USB 接口×1
• 电源线（用于XLR 接口）×若干
• USB 电线（用于树莓派）×若干
  

设置树莓派摄像头

按照说明安装Raspbian，请点击：

https://shumeipai.nxez.com/2013/09/07/how-to-install-and-activate-raspberry-pi.html

1、通过终端运行以下两个命令来安装所有更新：

1. sudo apt-get update
   
2. 
   
3. sudo apt-get dist-upgrade

复制代码

关机，连接摄像头，再次启动树莓派。

2、在树莓派设置面板中，启用摄像头并启用对树莓派的 SSH 访问。

摄像头操作流程请点击查看：

https://shumeipai.nxez.com/2013/10/07/raspberry-pi-to-install-the-camera-module.html

3、安装 raspi-cam 的 v4l 驱动程序，该驱动程序需要处理后使用。

首先对树莓派的固件进行更新升级，以便获取最新的固件和内核驱动程序。

然后在终端中运行以下命令：

1. sudo raspi-update

复制代码

通过在终端输入命令来加载 v4l 内核的驱动程序：

1. sudo modprobe bcm2835-v4l2

复制代码

如果操作顺利，没有报错，应该具备设备/dev/video0，请输入以下命令，检查是否可行：

1. ls - l /dev/vid*

复制代码

如果可行，请将bcm2835-v4l2 添加到 /etc/modules 中，在每次启动时启用该模块。

输入以下命令检查摄像头是否可以使用：

1. raspistill -o cam.jpg

复制代码

安装V4l2rtspserver

安装软件部分

1、安装 cmake，需要自己编译视频流程序：

1. sudo apt-get install cmake

复制代码

2、选用 v4l2rtspserver 作为视频流，试验了几款，发现它的延迟是最短的：

https://github.com/mpromonet/v4l2rtspserver

安装方法：

1. git clone https://github.com/mpromonet/v4l2rtspserver
   
2. 
   
3. cd h264v4l2rtspserver
   
4. 
   
5. cmake .
   
6. 
   
7. make install

复制代码

3、如果没有出现报错，一切正常的话，可以通过从终端启动视频流服务器来对其进行测试：

1. v4l2rtspserver -W 352 -H 288 -F 10 /dev/video0

复制代码

4、用同一网络中的计算机上将 VLC 连接至树莓派输入

1. rtsp://<IP_ADDRESS>:8554/unicast

复制代码

检查视频流是否正常工作。

5、使用你最拿手的编辑器（推荐使用 vi）在主目录中创建一个名为 launcher.sh 的脚本：

1. !#/bin/bash
   
2. 
   
3. sleep 20
   
4. 
   
5. v4l2rtspserver -W 352 -H 288 -F 10 /dev/video0

复制代码

6、需要 sleep 命令使视频驱动器准备就绪。将其设置为少于 20 秒。

使用“crontab -e” 将此脚本添加到 crontab 中，再添加：

1. @reboot sh /home/pi/bbt/launcher.sh >/home/pi/logs/cronlog 2>&1

复制代码

每次启动时将自动开启视频流式传输。

视频流传输的替代方法

我尝试了Motion 和 VLC，有两种方法可用于视频流传输。Motion是检测运动网络摄像头的工具，它可以对图像执行附加的图像分析，但是视频流的传输要慢一些。

VLC 则开箱即用，不需要编译：

1. cvlc v4l2:///dev/video0 --v4l2-width 320 --v4l2-height 200 --v4l2-chroma h264 --sout '#standard{access=http,mux=ts,dst=0.0.0.0:12345}'

复制代码

此命令通过端口12345 上的 http 视频流传输编码为 h264 的视频。测试设置中，延迟大约为两秒。

将树莓派设置为 WiFi 接入点

Hostapd

此步骤开始将树莓派设置为访问点。此后，只要树莓派打开自己的 WiFi 网络就不需要连接到网络。如果报错，只需要使用键盘和显示器访问树莓派，因此在将树莓派固定在某处时，就可以这样处理。

操作流程可参照：

https://shumeipai.nxez.com/2018/03/13/raspberry-pi-double-network-cards-for-wireless-hotspot.html

然后安装hostapd 和 dnsmasq：

1. sudo apt-get install dnsmasq hostapd
   

复制代码

将以下行添加到/etc/dhcpd.conf （最好添加到顶部）禁用 wlan0 接口上的 dhcp。

1. denyinterfaces wlan0

复制代码

通过编辑/etc/network/ 界面为 wlan0 接口配置静态IP，内容为：

1. allow-hotplug wlan0
   
2. 
   
3. iface wlan0 inet static
   
4. 
   
5. address 172.24.1.1
   
6. 
   
7. netmask 255.255.255.0
   
8. 
   
9. network 172.24.1.0
   
10. 
    
11. broadcast 172.24.1.255

复制代码

使用 sudoservice dhcpcd restart 重新启动 dhcp 守护进程，然后使用以下命令重新加载 wlan0 配置：

1. sudo ifdown wlan0; sudo ifup wlan0

复制代码

将附件的hostapd.conf 保存在 /etc/hostapd/hostapd.conf 下。检查内容并根据自己的喜好进行调整,修改 SSID 和密码的名称，让其更安全。

运行以下命令检查其是否有效：

1. sudo /usr/sbin/hostapd /etc/hostapd/hostapd.conf

复制代码

连接至新网络，因为没有 IP 地址，通过按 CTRL-C 停止hostapd。通过编辑 /etc/default/hostapd 和将相应的行更改为添加配置文件位置来自动启用 hostapd。

1. DAEMON_CONF="/etc/hostapd/hostapd.conf"

复制代码

关于hostapd 的文件请在项目文件库中下载：

https://make.quwj.com/project/147

Dnsmasq

将提供的dnsmasq 配置移动到备份文件（因为它包含很多注释，会起到参考作用）

1. sudo mv /etc/dnsmasq.conf /etc/dnsmasq.conf.orig

复制代码

创建一个新的/etc/dnsmasq.conf，输入以下内容：

1. server=8.8.8.8 # Forward DNS requests to Google DNS
   
2. 
   
3. domain-needed # Don't forward short names
   
4. 
   
5. bogus-priv # Never forward addresses in the non-routed address spaces.
   
6. 
   
7. dhcp-range=172.24.1.50,172.24.1.150,12h # Assign IP addresses between 172.24.1.50 and 172.24.1.150 with a 12 hour lease time

复制代码

将dnsmasq 服务绑定到特定地址，在安装时出现一些问题。因此我们允许它在所有接口上运行。由于树莓派 ZeroW 只具有 WiFi 功能，都不会有问题除非你连接 USB 以太网接口。在这种情况下，你的接口上还是具有 dhcp 服务器的功能，如果你用网线连接，它可能会弄乱你的网络。

你不需执行任何其他步骤即可在启动时运行 dnsmasq，它会自动启动。但是，在重新启动之前，你应该测试一下，然后手动启动两种服务并检查是否可以连接到 WiFi 并获取 IP 地址。

1. sudo service hostapd start
   
2. 
   
3. sudo service dnsmasq start

复制代码

检查软件

软件设置完毕后，现在开始进行简单的检查，以免发生很难访问的问题。

1、重新启动树莓派。

2、如果手机安装了树莓派，请连接到 WiFi。通过选择“网络流”并连接到rtsp://<IP_ADDRESS>:8554/unicast，将流视频客户端（例如 VLC 适用于所有操作系统）连接到树莓派的视频流。<IP_ADDRESS>是 IP 设备，如果没有进行更改，应为 172.24.1.1。

现在可以在摄像头上看到一些实时视频。我在 Android 上使用 VLC 时遇到了一些问题，但是在 iOS 上，VLC 可以正常运行。

制作电源

Invacare 控制是电动轮椅的标准配备。该连接器使用麦克风的标准 XLR 连接器。引脚 1 为正极，引脚 2 为负极。Invacare还有两个另外的针脚用于通信，该项目中不会使用。

将 XLR 接口连接到 USB 电源适配器，然后放入到一个盒子中。将电线也放到盒中，最好使用连接线。确保电线足够长，可以将其从轮椅控制模块布线至安装电源盒背面的位置。你可以在控制模块的电线后布线，确保它们不会被任何可移动部件卡住。

制作摄像头外壳

制作一个可以容纳树莓派和摄像头的外壳。外壳的侧面需要一个孔，方便 USB 电源线穿过，注意摄像头的孔要足够大，不会遮挡视线。

以大约 45° 的角度安装了摄像头并使其指向下方，以便可以看到轮椅的后轮。我使用一个塑料盒并手动切割孔，你可以选择 3D 打印外壳。

制作手机支架底盘

如图所示，将手机安装在轮椅上，我 3D 打印了一个转接板。

支架将安装在轮椅控制单元。在这个底盘上，你可以粘贴任何车载手机支架。

关于 3D 打印的文件请在项目文件库中下载。

https://make.quwj.com/project/147

组装所有组件并测试

1、将摄像头安装在轮椅后部并朝向后方，注意不能遮挡视线。

2、将电源盒安装在后面，注意不要妨碍使用。

4、将带有 XLR 插头的电源盒连接到轮椅控制单元上的充电接口。

5、在手机上安装 VLC；如果没有安装，可以通过rtsp://<IP_ADDRESS>:8554/unicast 连接到树莓派。

现在，手机上应该可以看到视频了。将手机放在底盘支架上，就可以安全出门。

用树莓派 Zero 制造电动轮椅后视镜

本期介绍安装在电动轮椅上的后视摄像头的制作方法，该项目通过手机上的 IP 视频流来实现后视摄像头的功能，该摄像头会安装在电动轮椅的操纵杆附近。和往期的《基于树莓派和 Vufine 屏的谷歌眼镜》一样，是为行动障碍人士提供帮助的实用项目。当然你也可以运用到其他领域。

项目特点：

1、轮椅使用 24V 铅蓄电池供电，整个项目的电源由电动轮椅提供。方便为树莓派和手机供电，充电端口可以兼容 USB 接口的电源转换器。

2、树莓派 Zero W 用于视频流的部分，作为无线访问点，并将视频流传输到连接到无线网络的任何设备上。

3、手机托盘将使用 3D 打印的外壳安装在轮椅的控制器旁，它将提供图像显示的功能。

4、本项目将会用到 Debian/Linux 的基础知识。

材料清单

• 树莓派 ZeroW×1
• SainSmart 广角鱼眼镜头×1
• 塑料外壳×2
• XLR 插头×1
• 车载 USB 接口×1
• 电源线（用于XLR 接口）×若干
• USB 电线（用于树莓派）×若干
  

设置树莓派摄像头

按照说明安装Raspbian，请点击：

https://shumeipai.nxez.com/2013/09/07/how-to-install-and-activate-raspberry-pi.html

1、通过终端运行以下两个命令来安装所有更新：

1. sudo apt-get update
   
2. 
   
3. sudo apt-get dist-upgrade

复制代码

关机，连接摄像头，再次启动树莓派。

2、在树莓派设置面板中，启用摄像头并启用对树莓派的 SSH 访问。

摄像头操作流程请点击查看：

https://shumeipai.nxez.com/2013/10/07/raspberry-pi-to-install-the-camera-module.html

3、安装 raspi-cam 的 v4l 驱动程序，该驱动程序需要处理后使用。

首先对树莓派的固件进行更新升级，以便获取最新的固件和内核驱动程序。

然后在终端中运行以下命令：

1. sudo raspi-update

复制代码

通过在终端输入命令来加载 v4l 内核的驱动程序：

1. sudo modprobe bcm2835-v4l2

复制代码

如果操作顺利，没有报错，应该具备设备/dev/video0，请输入以下命令，检查是否可行：

1. ls - l /dev/vid*

复制代码

如果可行，请将bcm2835-v4l2 添加到 /etc/modules 中，在每次启动时启用该模块。

输入以下命令检查摄像头是否可以使用：

1. raspistill -o cam.jpg

复制代码

安装V4l2rtspserver

安装软件部分

1、安装 cmake，需要自己编译视频流程序：

1. sudo apt-get install cmake

复制代码

2、选用 v4l2rtspserver 作为视频流，试验了几款，发现它的延迟是最短的：

https://github.com/mpromonet/v4l2rtspserver

安装方法：

1. git clone https://github.com/mpromonet/v4l2rtspserver
   
2. 
   
3. cd h264v4l2rtspserver
   
4. 
   
5. cmake .
   
6. 
   
7. make install

复制代码

3、如果没有出现报错，一切正常的话，可以通过从终端启动视频流服务器来对其进行测试：

1. v4l2rtspserver -W 352 -H 288 -F 10 /dev/video0

复制代码

4、用同一网络中的计算机上将 VLC 连接至树莓派输入

1. rtsp://<IP_ADDRESS>:8554/unicast

复制代码

检查视频流是否正常工作。

5、使用你最拿手的编辑器（推荐使用 vi）在主目录中创建一个名为 launcher.sh 的脚本：

1. !#/bin/bash
   
2. 
   
3. sleep 20
   
4. 
   
5. v4l2rtspserver -W 352 -H 288 -F 10 /dev/video0

复制代码

6、需要 sleep 命令使视频驱动器准备就绪。将其设置为少于 20 秒。

使用“crontab -e” 将此脚本添加到 crontab 中，再添加：

1. @reboot sh /home/pi/bbt/launcher.sh >/home/pi/logs/cronlog 2>&1

复制代码

每次启动时将自动开启视频流式传输。

视频流传输的替代方法

我尝试了Motion 和 VLC，有两种方法可用于视频流传输。Motion是检测运动网络摄像头的工具，它可以对图像执行附加的图像分析，但是视频流的传输要慢一些。

VLC 则开箱即用，不需要编译：

1. cvlc v4l2:///dev/video0 --v4l2-width 320 --v4l2-height 200 --v4l2-chroma h264 --sout '#standard{access=http,mux=ts,dst=0.0.0.0:12345}'

复制代码

此命令通过端口12345 上的 http 视频流传输编码为 h264 的视频。测试设置中，延迟大约为两秒。

将树莓派设置为 WiFi 接入点

Hostapd

此步骤开始将树莓派设置为访问点。此后，只要树莓派打开自己的 WiFi 网络就不需要连接到网络。如果报错，只需要使用键盘和显示器访问树莓派，因此在将树莓派固定在某处时，就可以这样处理。

操作流程可参照：

https://shumeipai.nxez.com/2018/03/13/raspberry-pi-double-network-cards-for-wireless-hotspot.html

然后安装hostapd 和 dnsmasq：

1. sudo apt-get install dnsmasq hostapd
   

复制代码

将以下行添加到/etc/dhcpd.conf （最好添加到顶部）禁用 wlan0 接口上的 dhcp。

1. denyinterfaces wlan0

复制代码

通过编辑/etc/network/ 界面为 wlan0 接口配置静态IP，内容为：

1. allow-hotplug wlan0
   
2. 
   
3. iface wlan0 inet static
   
4. 
   
5. address 172.24.1.1
   
6. 
   
7. netmask 255.255.255.0
   
8. 
   
9. network 172.24.1.0
   
10. 
    
11. broadcast 172.24.1.255

复制代码

使用 sudoservice dhcpcd restart 重新启动 dhcp 守护进程，然后使用以下命令重新加载 wlan0 配置：

1. sudo ifdown wlan0; sudo ifup wlan0

复制代码

将附件的hostapd.conf 保存在 /etc/hostapd/hostapd.conf 下。检查内容并根据自己的喜好进行调整,修改 SSID 和密码的名称，让其更安全。

运行以下命令检查其是否有效：

1. sudo /usr/sbin/hostapd /etc/hostapd/hostapd.conf

复制代码

连接至新网络，因为没有 IP 地址，通过按 CTRL-C 停止hostapd。通过编辑 /etc/default/hostapd 和将相应的行更改为添加配置文件位置来自动启用 hostapd。

1. DAEMON_CONF="/etc/hostapd/hostapd.conf"

复制代码

关于hostapd 的文件请在项目文件库中下载：

https://make.quwj.com/project/147

Dnsmasq

将提供的dnsmasq 配置移动到备份文件（因为它包含很多注释，会起到参考作用）

1. sudo mv /etc/dnsmasq.conf /etc/dnsmasq.conf.orig

复制代码

创建一个新的/etc/dnsmasq.conf，输入以下内容：

1. server=8.8.8.8 # Forward DNS requests to Google DNS
   
2. 
   
3. domain-needed # Don't forward short names
   
4. 
   
5. bogus-priv # Never forward addresses in the non-routed address spaces.
   
6. 
   
7. dhcp-range=172.24.1.50,172.24.1.150,12h # Assign IP addresses between 172.24.1.50 and 172.24.1.150 with a 12 hour lease time

复制代码

将dnsmasq 服务绑定到特定地址，在安装时出现一些问题。因此我们允许它在所有接口上运行。由于树莓派 ZeroW 只具有 WiFi 功能，都不会有问题除非你连接 USB 以太网接口。在这种情况下，你的接口上还是具有 dhcp 服务器的功能，如果你用网线连接，它可能会弄乱你的网络。

你不需执行任何其他步骤即可在启动时运行 dnsmasq，它会自动启动。但是，在重新启动之前，你应该测试一下，然后手动启动两种服务并检查是否可以连接到 WiFi 并获取 IP 地址。

1. sudo service hostapd start
   
2. 
   
3. sudo service dnsmasq start

复制代码

检查软件

软件设置完毕后，现在开始进行简单的检查，以免发生很难访问的问题。

1、重新启动树莓派。

2、如果手机安装了树莓派，请连接到 WiFi。通过选择“网络流”并连接到rtsp://<IP_ADDRESS>:8554/unicast，将流视频客户端（例如 VLC 适用于所有操作系统）连接到树莓派的视频流。<IP_ADDRESS>是 IP 设备，如果没有进行更改，应为 172.24.1.1。

现在可以在摄像头上看到一些实时视频。我在 Android 上使用 VLC 时遇到了一些问题，但是在 iOS 上，VLC 可以正常运行。

制作电源

Invacare 控制是电动轮椅的标准配备。该连接器使用麦克风的标准 XLR 连接器。引脚 1 为正极，引脚 2 为负极。Invacare还有两个另外的针脚用于通信，该项目中不会使用。

将 XLR 接口连接到 USB 电源适配器，然后放入到一个盒子中。将电线也放到盒中，最好使用连接线。确保电线足够长，可以将其从轮椅控制模块布线至安装电源盒背面的位置。你可以在控制模块的电线后布线，确保它们不会被任何可移动部件卡住。

制作摄像头外壳

制作一个可以容纳树莓派和摄像头的外壳。外壳的侧面需要一个孔，方便 USB 电源线穿过，注意摄像头的孔要足够大，不会遮挡视线。

以大约 45° 的角度安装了摄像头并使其指向下方，以便可以看到轮椅的后轮。我使用一个塑料盒并手动切割孔，你可以选择 3D 打印外壳。

制作手机支架底盘

如图所示，将手机安装在轮椅上，我 3D 打印了一个转接板。

支架将安装在轮椅控制单元。在这个底盘上，你可以粘贴任何车载手机支架。

关于 3D 打印的文件请在项目文件库中下载。

https://make.quwj.com/project/147

组装所有组件并测试

1、将摄像头安装在轮椅后部并朝向后方，注意不能遮挡视线。

2、将电源盒安装在后面，注意不要妨碍使用。

4、将带有 XLR 插头的电源盒连接到轮椅控制单元上的充电接口。

5、在手机上安装 VLC；如果没有安装，可以通过rtsp://<IP_ADDRESS>:8554/unicast 连接到树莓派。

现在，手机上应该可以看到视频了。将手机放在底盘支架上，就可以安全出门。