李佳珂，曾清清

（1.海南大學(xué)旅游學(xué)院，?？?570208；2.聊城大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院，聊城 252059）

0 引言

2012年3月，英國(guó)劍橋大學(xué)開發(fā)并上市的樹莓派（Raspberry Pi），是一種基于Linux操作系統(tǒng)的微型電腦電路板。這種電路板具備的優(yōu)點(diǎn)有：①卡片非常小，具有電腦的大部分基本功能；②以SD/MicroSD卡位內(nèi)存兼硬盤；③卡片主板有多個(gè)USB接口和一個(gè)以太網(wǎng)接口，可以連接鍵盤、鼠標(biāo)、網(wǎng)線、顯示器等外圍部件；④支持Python、C、Scratch等多種編程語(yǔ)言。

近年來(lái)，樹莓派開發(fā)板得到了廣泛研究和推廣，圖1展示了近10年來(lái)相關(guān)研究發(fā)表論文數(shù)量趨勢(shì)，由圖1可見，特別是近三年來(lái)，樹莓派得到了廣泛關(guān)注，譬如2022年相關(guān)論文就達(dá)到了320篇左右。圖2給出了樹莓派相關(guān)論文主題分布圖，由圖2可見，樹莓派相關(guān)主題主要包括物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、人臉識(shí)別、深度學(xué)習(xí)、機(jī)器視覺、監(jiān)控系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、無(wú)人機(jī)等相關(guān)熱點(diǎn)領(lǐng)域。樹莓派相關(guān)論文學(xué)科分布見圖3，由圖3可見，樹莓派研發(fā)主要圍繞計(jì)算機(jī)軟件、自動(dòng)化技術(shù)、電信技術(shù)、建筑科學(xué)與工程等相關(guān)學(xué)科。圖4則給出了相關(guān)論文的發(fā)表機(jī)構(gòu)分布情況。

圖1 樹莓派論文發(fā)文趨勢(shì)

圖2 樹莓派相關(guān)論文主題分布

圖3 樹莓派相關(guān)論文學(xué)科分布

圖4 樹莓派相關(guān)論文發(fā)表機(jī)構(gòu)分布

1 樹莓派智能物流小車設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

樹莓派GPIO（General Purpose I/O Ports），即通用輸入/輸出端口，用戶可以通過GPIO口進(jìn)行硬件控制，如輸出高/低電平，讀取硬件狀態(tài)（如讀入超聲波狀態(tài)）等。

1.1 智能小車針腳模式設(shè)置

樹莓派GPIO有兩種引腳標(biāo)號(hào)設(shè)置模式，一種是BCM模式，一種是BOARD模式，兩種模式下針腳的編號(hào)不同。設(shè)置語(yǔ)句是GPIO.setmode（GPIO.BCM）和GPIO.setmode（GPIO.BOARD）。每個(gè)項(xiàng)目只能設(shè)置一種模式。

GPIO引腳設(shè)置編號(hào)模式后，通過以下語(yǔ)句設(shè)置該引腳為輸入模式或輸出模式：（1）設(shè)置輸入模式：GPIO.setup（channel,GPIO.IN）；（2）設(shè)置輸出模式：GPIO.setup（channel,GPIO.OUT）。

1.2 智能物流小車引腳

本文所設(shè)計(jì)的智能物流小車相關(guān)引腳如表1所示。

表1 智能物流小車的引腳25右27左

1.3 智能物流小車超聲波模塊

超聲波模塊用于測(cè)試智能小車和障礙物之間的距離，該模塊有4個(gè)引腳，如圖5所示，Trig引腳作為控制端，用于控制發(fā)出超聲波信號(hào)；Echo引腳作為接收端，用于接收反射回來(lái)的超聲波信號(hào)；Vcc引腳連接5 V電源；GND引腳用于接地。超聲波模塊的工作流程如下：

圖5 超聲波連線圖

（1）GPIO向Trig引腳發(fā)出高電平信號(hào)，用于發(fā)出測(cè)距信號(hào)；

（2）超聲波模塊自動(dòng)發(fā)出8個(gè)40 kHz的方波，并自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回；

（3）若Echo端有信號(hào)返回，則采用公式（1）計(jì)算距離：

1.4 智能物流小車部分函數(shù)代碼

圖6給出了智能小車效果圖，具體模塊設(shè)計(jì)如下：

圖6 智能小車效果圖

1.4.1 智能物流小車前進(jìn)模塊

1.4.2 智能物流小車后退模塊

1.4.3 智能物流小車停止模塊

1.4.4 智能物流小車左轉(zhuǎn)模塊

1.4.5 智能物流小車啟動(dòng)模塊

1.4.6 智能物流超聲波計(jì)算障礙物距離模塊

1.5 智能物流小車主代碼

智能物流小車程序流程圖如圖7所示。

圖7 智能物流小車程序流程圖

主代碼如下：

2 結(jié)語(yǔ)

樹莓派開發(fā)板具備極強(qiáng)的可擴(kuò)性，本文圍繞樹莓派開發(fā)板，并結(jié)合超聲波探測(cè)、蜂鳴器等核心模塊，采用Python編程語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)了一種靈活的智能物流無(wú)人配送系統(tǒng)平臺(tái)。未來(lái)的研究工作主要圍繞以下兩點(diǎn)：①結(jié)合人臉識(shí)別模塊，構(gòu)建更加智能的物流小車系統(tǒng)；②結(jié)合深度學(xué)習(xí)等最新算法，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的物流配送系統(tǒng)。