本系列文章為作者原創(chuàng)，未經(jīng)作者書面同意，不得轉(zhuǎn)載！

首先聲明一下：本文將要制作的Tello無(wú)人機(jī)遙控器是基于睿熾科技官網(wǎng)公開的Tello SDK，網(wǎng)址鏈接，Tello無(wú)人機(jī)是一款教育編程無(wú)人機(jī)，用戶可以根據(jù)睿熾科技公開的SDK編程控制無(wú)人機(jī)，為了讓讀者更好的理解程序和基于本文能夠自己動(dòng)手自做一個(gè)遙控器，本文會(huì)對(duì)睿熾科技的SDK做一些必要的引用以對(duì)開源的程序做一些解釋，如涉及版權(quán)問題，請(qǐng)第一時(shí)間聯(lián)系作者，謝謝！

Tello無(wú)人機(jī)是大疆跟睿熾科技合作開發(fā)的一款教育編程無(wú)人機(jī)，針對(duì)STEAM（科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)）教育場(chǎng)景及需求。

首圖.png

Tello支持Scratch、Python等語(yǔ)言進(jìn)行編程控制，兒子最近在搗鼓Scratch編程，于是這個(gè)無(wú)人機(jī)變成了他六一兒童節(jié)禮物。

002.jpg

001.jpg

這個(gè)無(wú)人機(jī)其實(shí)非常小巧，室內(nèi)都能飛行，給小孩玩是非常不錯(cuò)的。但是無(wú)人機(jī)并沒有附帶遙控手柄，而是在官網(wǎng)提供了遙控APP，安裝到手機(jī)上，通過WiFi連接上無(wú)人機(jī)后進(jìn)行控制（當(dāng)然也可以通過Scratch編程進(jìn)行控制，這部分內(nèi)容我會(huì)在另一個(gè)系列《Scratch邊玩邊學(xué)：從動(dòng)畫、游戲到算法入門》中介紹）。

其實(shí)手柄是有的，不過要單獨(dú)購(gòu)買：

手柄.png

多少錢？忘了，反正太貴（你有沒有發(fā)現(xiàn)，隨著學(xué)習(xí)Arduino的深入，你會(huì)發(fā)現(xiàn)市面上的電子產(chǎn)品給人的感覺越來(lái)越貴了，呵呵，開個(gè)玩笑?。?，既然覺得貴，那就自己做一個(gè)吧！Tello本身就是一款教育編程機(jī)器人，手柄貴，不就是要讓我們自己動(dòng)手來(lái)做一個(gè)嗎？你說(shuō)是不是？

好吧，今天我們要做的項(xiàng)目就是Tello無(wú)人機(jī)遙控手柄，通過遙控手柄實(shí)現(xiàn)Tello無(wú)人機(jī)起飛、降落，前后左右飛行以及上升下降。

在開始之前先介紹一下Tello無(wú)人機(jī)支持的無(wú)線連接方式，Tello無(wú)人機(jī)是基于WiFi UDP協(xié)議跟控制器（遙控手柄、電腦、手機(jī)APP）實(shí)現(xiàn)連接的，所以我們需要準(zhǔn)備的組件就要包括一個(gè)WiFi模塊。

1 本章您將學(xué)到

在這個(gè)項(xiàng)目中，您將學(xué)到的：

• 學(xué)會(huì)基于第三方SDK文檔進(jìn)行簡(jiǎn)單項(xiàng)目開發(fā)
• 通過ESP8266模塊實(shí)現(xiàn)UDP消息透?jìng)?/li>
• JoyStick搖桿擴(kuò)展板的使用

2 工具和組件

2.1 工具列表

本項(xiàng)目不需要額外的工具。

2.2 元器件列表

2.3 工具和元器件介紹

2.3.1 JoyStick搖桿擴(kuò)展板

JoyStick Shield游戲搖桿擴(kuò)展板是我們?cè)陧?xiàng)目中第一次使用，我們簡(jiǎn)單介紹一下：

003.jpg

這個(gè)擴(kuò)展板是我偶然發(fā)現(xiàn)的，原先的設(shè)計(jì)是通過一個(gè)搖桿+4個(gè)按鍵進(jìn)行設(shè)計(jì)，搖桿都買好了：

004.jpg

在購(gòu)買3D打印機(jī)主控的時(shí)候偶然發(fā)現(xiàn)了JoyStick Shield，這個(gè)太好了，省去了搭建電路的麻煩，爽！其實(shí)Arduino最吸引人的地方就是它的外圍模塊太豐富了，只有你想不到，呵呵！言歸正傳，我們還是來(lái)介紹這個(gè)擴(kuò)展板吧！

Joystick Shield還添加了nRF24L01的RF接口和Nokia5110 LCD接口，這樣非常方便二次的游戲開發(fā)。

2.3.1.1 技術(shù)參數(shù)

這個(gè)似乎沒什么可介紹的，這個(gè)擴(kuò)展板其實(shí)就是一個(gè)遙桿+六個(gè)按鍵，注意中間部位還有兩個(gè)小按鍵，按鍵我們?cè)诒鞠盗形恼轮熬陀薪榻B，記得是交通燈那一篇，有不清楚的可以去翻翻那一篇文章看看。

另外，擴(kuò)展板上還有一個(gè)開關(guān)可以在3.3V 和5V 之間切換，可以將此模塊用于其它3.3V單片機(jī)平臺(tái)，比如STM32，由于Arduino UNO支持5V和3.3V供電，所以這個(gè)開關(guān)在UNO上似乎沒有什么意義，經(jīng)測(cè)試也的確沒什么用。

2.3.1.2 搖桿的原理

前面介紹過JoyStick Shield游戲搖桿擴(kuò)展板就是一個(gè)雙軸按鍵搖桿+6個(gè)按鍵，按鍵我們都清楚了，那這個(gè)雙軸按鍵搖桿是個(gè)什么東東呢？其實(shí)它也很簡(jiǎn)單，就是兩個(gè)電位計(jì)+一個(gè)按鍵。

那現(xiàn)在我們應(yīng)該很清楚了，JoyStick Shield游戲搖桿擴(kuò)展板就是7個(gè)按鍵+兩個(gè)電位計(jì)。

我們知道了這個(gè)擴(kuò)展板的組成，但是你也許還有疑惑，我們?cè)趺茨軌蛑罁u桿到底朝那個(gè)方向搖動(dòng)呢？其實(shí)就是通過模擬輸入口讀取兩個(gè)電位計(jì)的電壓值，搖桿朝不同的方向搖動(dòng)會(huì)導(dǎo)致這兩個(gè)值發(fā)生變化，根據(jù)這個(gè)變化，我們就能判斷搖桿的方向。感興趣的朋友可以自己測(cè)試一下。

2.3.1.3 跟UNO的連接

JoyStick Shield游戲搖桿擴(kuò)展板在實(shí)際使用時(shí)直接插在UNO電路板上即可，不過我們還是需要了解一下它跟UNO的實(shí)際連接。

前面說(shuō)過，JoyStick Shield游戲搖桿擴(kuò)展板就是7個(gè)按鍵+兩個(gè)電位計(jì)，如果你需要使用全部的7個(gè)按鍵，那么就需要7個(gè)數(shù)字輸入引腳+2個(gè)模擬輸入引腳，另外還需要連接5V和GND，7個(gè)數(shù)字引腳用的是（2、3、4、5、6、7、8），擴(kuò)展板提供了從9到13數(shù)字引腳的接口，可以直接使用。

兩個(gè)模擬口可以自定義，A0到A5都可以，后面我們?cè)诮榻BJoyStickShield擴(kuò)展庫(kù)的時(shí)候會(huì)再介紹。

2.3.2 ESP-12F WiFi模塊

我們重點(diǎn)介紹一下這個(gè)模塊。
ESP-12F是一款超低功耗的UART-WiFi 透?jìng)髂K，專為移動(dòng)設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)計(jì)，可將用戶的物理設(shè)備連接到Wi-Fi 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上，進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)通信，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能。

12F.png

這個(gè)模塊使用之前需要焊接到轉(zhuǎn)接板上，下圖是轉(zhuǎn)接板：

12F board.png

下面兩張圖是焊接完成后的樣子：

12F-01.png

12F-02.png

ESP-12F模塊引腳間距是2mm的，焊接起來(lái)比較費(fèi)勁。本來(lái)想采用ESP-01模塊的，這個(gè)模塊不需要焊接，有引腳直接可以用，不過ESP-01模塊對(duì)供電要求比較高，而且Flash才8Mbit，可用引腳也比較少，可玩性跟12F差太多，所以就不推薦大家使用了，不過如果是做一個(gè)實(shí)際項(xiàng)目，有成本控制且只做無(wú)線透?jìng)?，ESP-01就相對(duì)合適一些（其實(shí)ESP8266模塊本身就是一個(gè)MCU，跟Arduino的主控板一樣，也能在Arduino IDE下編程）。

2.3.2.1 產(chǎn)品特性

• 支持無(wú)線802.11 b/g/n 標(biāo)準(zhǔn)
• 支持STA/AP/STA+AP 三種工作模式
• 內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧，支持多路TCP Client連接
• 支持豐富的Socket AT指令
• 支持UART/GPIO數(shù)據(jù)通信接口
• 支持Smart Link 智能聯(lián)網(wǎng)功能
• 支持遠(yuǎn)程固件升級(jí)（OTA）
• 內(nèi)置32位MCU，可兼作應(yīng)用處理器
• 超低能耗，適合電池供電應(yīng)用
• 3.3V 單電源供電

注意：最后一條，3.3V供電，建議由電池組或者電源模塊單獨(dú)供電，用一個(gè)降壓模塊，直接用UNO的3.3V供電很不穩(wěn)定。

2.3.2.2 模塊使用方法

這部分內(nèi)容比較關(guān)鍵，ESP8266系列模塊在使用前都需要進(jìn)行調(diào)試和模式的設(shè)定，包括工作模式和串口通訊速率，如果模塊燒錄了非AT固件，還需要重新對(duì)模塊進(jìn)行燒錄，好在如果你是新買的模塊，或者買回來(lái)后沒有對(duì)其進(jìn)行過其它固件燒錄，那么就沒有燒錄的必要，它出廠就默認(rèn)燒錄好了AT固件。

那么我們只需要設(shè)置一下它的串口通信速率即可，ESP8266模塊默認(rèn)的串口通信速率是：115200，這個(gè)速率對(duì)于UNO主控板的軟串口來(lái)說(shuō)太高了，不穩(wěn)定，所以我們需要將其設(shè)定為：9600。

設(shè)定方法：通過串口模塊跟ESP8266連接上電腦后，通過串口指令進(jìn)行設(shè)定，指令如下：

AT+UART_DEF=9600,8,1,0,0

這部分內(nèi)容還待詳細(xì)整理后再發(fā)布出來(lái)...

3 電路設(shè)計(jì)

3.1 電路圖

根據(jù)我們的項(xiàng)目需求，設(shè)計(jì)電路圖如下：

UNO Tello Controller_bb.png

3.2 電路原理

這個(gè)電路圖其實(shí)比較簡(jiǎn)單，JoyStick Shield游戲搖桿擴(kuò)展板直接安裝到UNO板上，數(shù)字9、10口作為軟串口的RX、TX引腳跟ESP8266-12N連接，圖中ESP8266-12N模塊由UNO直接供電，VCC接的是3.3V，但在實(shí)際項(xiàng)目中，采用的是單獨(dú)供電，單獨(dú)供電的時(shí)候，ESP8266-12N需要和UNO共地。

4 程序設(shè)計(jì)

4.1 類庫(kù)介紹

這個(gè)項(xiàng)目用的庫(kù)比較多，有四個(gè)，我們分別介紹一下：

這里有必要說(shuō)明一下：本系列文章在開篇就介紹過，我希望能照顧到不同的讀者，所以對(duì)于初學(xué)者，關(guān)于程序中引用的庫(kù)，你只需要知道怎么使用，用到庫(kù)中的那幾個(gè)方法，這幾個(gè)方法是做什么的，我覺得就OK了，剛開始沒有必要鉆入一個(gè)過細(xì)的小問題而影響了自己的學(xué)習(xí)，畢竟有些問題還是需要一定的背景知識(shí)，有些甚至是大學(xué)階段才能接觸到的，所以不必操之過急，知道怎么使用，然后能夠基于這些東西創(chuàng)造屬于自己的作品，實(shí)現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)才是最重要的，那些小小的牛角尖，相信我，隨著你學(xué)習(xí)的進(jìn)步，它們會(huì)迎刃而解的！

但是對(duì)于那些有一定基礎(chǔ)，希望對(duì)Arduino了解更深入一些的同學(xué)，你可以對(duì)這部分的內(nèi)容做一個(gè)全面的學(xué)習(xí)、理解。

4.1.1 JoystickShield.h庫(kù)介紹

4.1.1.1 JoystickShield.h庫(kù)的下載

JoystickShield.h庫(kù)下載地址：百度網(wǎng)盤鏈接。
下載解壓縮后，直接放到Arduino項(xiàng)目文件夾（一般在：我的電腦 \ 文檔 \ Arduino \）中的libraries子目錄中。

4.1.1.1 JoystickShield.h庫(kù)的介紹

我們來(lái)看一下這個(gè)庫(kù)的頭文件，

#ifndef JoystickShield_H
#define JoystickShield_H

#define CENTERTOLERANCE 5

// Compatibility for Arduino 1.0

#if ARDUINO >= 100
    #include <Arduino.h>
#else    
    #include <WProgram.h>
#endif

/**
 * Enum to hold the different states of the Joystick
 *
 */
enum JoystickStates {
    CENTER,  // 0
    UP,
    RIGHT_UP,
    RIGHT,
    RIGHT_DOWN,
    DOWN,
    LEFT_DOWN,
    LEFT,
    LEFT_UP   //8
};


static const bool ALL_BUTTONS_OFF[7] = {false, false, false, false, false, false, false};

/**
 * Class to encapsulate JoystickShield
 */
class JoystickShield {

public:

    JoystickShield(); // constructor

    void setJoystickPins (byte pinX, byte pinY);
    void setButtonPins(byte pinSelect, byte pinUp, byte pinRight, byte pinDown, byte pinLeft, byte pinF, byte pinE);
    void setButtonPinsUnpressedState(byte pinSelect, byte pinUp, byte pinRight, byte pinDown, byte pinLeft, byte pinF, byte pinE);
    void setThreshold(int xLow, int xHigh, int yLow, int yHigh);

    void processEvents();
    void processCallbacks();
    
    void calibrateJoystick();

    // Joystick events
    bool isCenter();
    bool isUp();
    bool isRightUp();
    bool isRight();
    bool isRightDown();
    bool isDown();
    bool isLeftDown();
    bool isLeft();
    bool isLeftUp();
    bool isNotCenter();
    
    // Joystick coordinates
    int xAmplitude();
    int yAmplitude();

    // Button events
    bool isJoystickButton();
    bool isUpButton();
    bool isRightButton();
    bool isDownButton();
    bool isLeftButton();
    bool isFButton();
    bool isEButton();

    // Joystick callbacks
    void onJSCenter(void (*centerCallback)(void));
    void onJSUp(void (*upCallback)(void));
    void onJSRightUp(void (*rightUpCallback)(void));
    void onJSRight(void (*rightCallback)(void));
    void onJSRightDown(void (*rightDownCallback)(void));
    void onJSDown(void (*downCallback)(void));
    void onJSLeftDown(void (*leftDownCallback)(void));
    void onJSLeft(void (*leftCallback)(void));
    void onJSLeftUp(void (*leftUpCallback)(void));
    void onJSnotCenter(void (*notCenterCallback)(void));

    // Button callbacks
    void onJoystickButton(void (*jsButtonCallback)(void));
    void onUpButton(void (*upButtonCallback)(void));
    void onRightButton(void (*rightButtonCallback)(void));
    void onDownButton(void (*downButtonCallback)(void));
    void onLeftButton(void (*leftButtonCallback)(void));
    void onFButton(void (*FButtonCallback)(void));
    void onEButton(void (*EButtonCallback)(void));
    
private:

    // threshold values
    int x_threshold_low;
    int x_threshold_high;
    int y_threshold_low;
    int y_threshold_high;

    // joystick pins
    byte pin_analog_x;
    byte pin_analog_y;

    //button pins
    byte pin_joystick_button;
    byte pin_up_button;
    byte pin_right_button;
    byte pin_down_button;
    byte pin_left_button;
    byte pin_F_button;
    byte pin_E_button;

    byte pin_joystick_button_unpressed;
    byte pin_up_button_unpressed;
    byte pin_right_button_unpressed;
    byte pin_down_button_unpressed;
    byte pin_left_button_unpressed;
    byte pin_F_button_unpressed;
    byte pin_E_button_unpressed;

    // joystick
    byte joystickStroke;
    int x_position;
    int y_position;

    //current states of Joystick
    JoystickStates currentStatus;

    // array of button states to allow multiple buttons to be pressed concurrently
    // order is up, right, down, left, e, f, joystick
    bool buttonStates[7];

    // Joystick callbacks
    void (*centerCallback)(void);
    void (*upCallback)(void);
    void (*rightUpCallback)(void);
    void (*rightCallback)(void);
    void (*rightDownCallback)(void);
    void (*downCallback)(void);
    void (*leftDownCallback)(void);
    void (*leftCallback)(void);
    void (*leftUpCallback)(void);
    void (*notCenterCallback)(void);

    // Button callbacks
    void (*jsButtonCallback)(void);
    void (*upButtonCallback)(void);
    void (*rightButtonCallback)(void);
    void (*downButtonCallback)(void);
    void (*leftButtonCallback)(void);
    void (*FButtonCallback)(void);
    void (*EButtonCallback)(void);
    

    // helper functions
    void clearButtonStates();
    void initializeCallbacks();
};

#endif

庫(kù)的說(shuō)明待補(bǔ)充...

4.1.2 WiFiEsp.h庫(kù)介紹

4.1.2.1 WiFiEsp.h庫(kù)的下載

WiFiEsp.h庫(kù)下載地址：百度網(wǎng)盤鏈接。
下載解壓縮后，直接放到Arduino項(xiàng)目文件夾（一般在：我的電腦 \ 文檔 \ Arduino \）中的libraries子目錄中。

這個(gè)庫(kù)其實(shí)包含好幾個(gè)庫(kù)：WiFiEsp.h、WiFiEspClient.h、WiFiEspServer.h、WiFiEspUdp.h，這個(gè)是一個(gè)非常優(yōu)秀的ESP8266 AT指令封裝庫(kù)，在本文中會(huì)用到兩個(gè)庫(kù)：WiFiEsp.h、WiFiEspUdp.h，我們簡(jiǎn)單了解一下，其它兩個(gè)我們?cè)趧e的文章中還會(huì)繼續(xù)介紹。

4.1.2.1 WiFiEsp.h庫(kù)的介紹

看一下這個(gè)庫(kù)的頭文件：

#ifndef WiFiEsp_h
#define WiFiEsp_h

#include <Arduino.h>
#include <Stream.h>
#include <IPAddress.h>
#include <inttypes.h>


#include "WiFiEspClient.h"
#include "WiFiEspServer.h"
#include "utility/EspDrv.h"
#include "utility/RingBuffer.h"
#include "utility/debug.h"


class WiFiEspClass
{

public:

    static int16_t _state[MAX_SOCK_NUM];
    static uint16_t _server_port[MAX_SOCK_NUM];

    WiFiEspClass();


    /**
    * Initialize the ESP module.
    *
    * param espSerial: the serial interface (HW or SW) used to communicate with the ESP module
    */
    static void init(Stream* espSerial);


    /**
    * Get firmware version
    */
    static char* firmwareVersion();


    // NOT IMPLEMENTED
    //int begin(char* ssid);

    // NOT IMPLEMENTED
    //int begin(char* ssid, uint8_t key_idx, const char* key);


    /**
    * Start Wifi connection with passphrase
    * the most secure supported mode will be automatically selected
    *
    * param ssid: Pointer to the SSID string.
    * param passphrase: Passphrase. Valid characters in a passphrase
    *         must be between ASCII 32-126 (decimal).
    */
    int begin(const char* ssid, const char* passphrase);


    /**
    * Change Ip configuration settings disabling the DHCP client
    *
    * param local_ip:   Static ip configuration
    */
    void config(IPAddress local_ip);


    // NOT IMPLEMENTED
    //void config(IPAddress local_ip, IPAddress dns_server);

    // NOT IMPLEMENTED
    //void config(IPAddress local_ip, IPAddress dns_server, IPAddress gateway);

    // NOT IMPLEMENTED
    //void config(IPAddress local_ip, IPAddress dns_server, IPAddress gateway, IPAddress subnet);

    // NOT IMPLEMENTED
    //void setDNS(IPAddress dns_server1);

    // NOT IMPLEMENTED
    //void setDNS(IPAddress dns_server1, IPAddress dns_server2);

    /**
    * Disconnect from the network
    *
    * return: one value of wl_status_t enum
    */
    int disconnect(void);

    /**
    * Get the interface MAC address.
    *
    * return: pointer to uint8_t array with length WL_MAC_ADDR_LENGTH
    */
    uint8_t* macAddress(uint8_t* mac);

    /**
    * Get the interface IP address.
    *
    * return: Ip address value
    */
    IPAddress localIP();


    /**
    * Get the interface subnet mask address.
    *
    * return: subnet mask address value
    */
    IPAddress subnetMask();

    /**
    * Get the gateway ip address.
    *
    * return: gateway ip address value
    */
   IPAddress gatewayIP();

    /**
    * Return the current SSID associated with the network
    *
    * return: ssid string
    */
    char* SSID();

    /**
    * Return the current BSSID associated with the network.
    * It is the MAC address of the Access Point
    *
    * return: pointer to uint8_t array with length WL_MAC_ADDR_LENGTH
    */
    uint8_t* BSSID(uint8_t* bssid);


    /**
    * Return the current RSSI /Received Signal Strength in dBm)
    * associated with the network
    *
    * return: signed value
    */
    int32_t RSSI();


    /**
    * Return Connection status.
    *
    * return: one of the value defined in wl_status_t
    *         see https://www.arduino.cc/en/Reference/WiFiStatus
    */
    uint8_t status();


    /*
      * Return the Encryption Type associated with the network
      *
      * return: one value of wl_enc_type enum
      */
    //uint8_t   encryptionType();

    /*
     * Start scan WiFi networks available
     *
     * return: Number of discovered networks
     */
    int8_t scanNetworks();

    /*
     * Return the SSID discovered during the network scan.
     *
     * param networkItem: specify from which network item want to get the information
     *
     * return: ssid string of the specified item on the networks scanned list
     */
    char*   SSID(uint8_t networkItem);

    /*
     * Return the encryption type of the networks discovered during the scanNetworks
     *
     * param networkItem: specify from which network item want to get the information
     *
     * return: encryption type (enum wl_enc_type) of the specified item on the networks scanned list
     */
    uint8_t encryptionType(uint8_t networkItem);

    /*
     * Return the RSSI of the networks discovered during the scanNetworks
     *
     * param networkItem: specify from which network item want to get the information
     *
     * return: signed value of RSSI of the specified item on the networks scanned list
     */
    int32_t RSSI(uint8_t networkItem);


    // NOT IMPLEMENTED
    //int hostByName(const char* aHostname, IPAddress& aResult);



    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
    // Non standard methods
    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

    /**
    * Start the ESP access point.
    *
    * param ssid: Pointer to the SSID string.
    * param channel: WiFi channel (1-14)
    * param pwd: Passphrase. Valid characters in a passphrase
    *         must be between ASCII 32-126 (decimal).
    * param enc: encryption type (enum wl_enc_type)
    * param apOnly: Set to false if you want to run AP and Station modes simultaneously
    */
    int beginAP(const char* ssid, uint8_t channel, const char* pwd, uint8_t enc, bool apOnly=true);

    /*
    * Start the ESP access point with open security.
    */
    int beginAP(const char* ssid);
    int beginAP(const char* ssid, uint8_t channel);

    /**
    * Change IP address of the AP
    *
    * param ip: Static ip configuration
    */
    void configAP(IPAddress ip);



    /**
    * Restart the ESP module.
    */
    void reset();

    /**
    * Ping a host.
    */
    bool ping(const char *host);


    friend class WiFiEspClient;
    friend class WiFiEspServer;
    friend class WiFiEspUDP;

private:
    static uint8_t getFreeSocket();
    static void allocateSocket(uint8_t sock);
    static void releaseSocket(uint8_t sock);

    static uint8_t espMode;
};

extern WiFiEspClass WiFi;

#endif

庫(kù)的說(shuō)明待補(bǔ)充...

4.1.2.2 WiFiEspUdp.h庫(kù)的介紹

看一下這個(gè)庫(kù)的頭文件：

#ifndef WiFiEspUdp_h
#define WiFiEspUdp_h

#include <Udp.h>

#define UDP_TX_PACKET_MAX_SIZE 24

class WiFiEspUDP : public UDP {
private:
  uint8_t _sock;  // socket ID for Wiz5100
  uint16_t _port; // local port to listen on
  
  
  uint16_t _remotePort;
  char _remoteHost[30];
  

public:
  WiFiEspUDP();  // Constructor

  virtual uint8_t begin(uint16_t);  // initialize, start listening on specified port. Returns 1 if successful, 0 if there are no sockets available to use
  virtual void stop();  // Finish with the UDP socket

  // Sending UDP packets

  // Start building up a packet to send to the remote host specific in ip and port
  // Returns 1 if successful, 0 if there was a problem with the supplied IP address or port
  virtual int beginPacket(IPAddress ip, uint16_t port);

  // Start building up a packet to send to the remote host specific in host and port
  // Returns 1 if successful, 0 if there was a problem resolving the hostname or port
  virtual int beginPacket(const char *host, uint16_t port);

  // Finish off this packet and send it
  // Returns 1 if the packet was sent successfully, 0 if there was an error
  virtual int endPacket();

  // Write a single byte into the packet
  virtual size_t write(uint8_t);

  // Write size bytes from buffer into the packet
  virtual size_t write(const uint8_t *buffer, size_t size);

  using Print::write;

  // Start processing the next available incoming packet
  // Returns the size of the packet in bytes, or 0 if no packets are available
  virtual int parsePacket();

  // Number of bytes remaining in the current packet
  virtual int available();

  // Read a single byte from the current packet
  virtual int read();

  // Read up to len bytes from the current packet and place them into buffer
  // Returns the number of bytes read, or 0 if none are available
  virtual int read(unsigned char* buffer, size_t len);

  // Read up to len characters from the current packet and place them into buffer
  // Returns the number of characters read, or 0 if none are available
  virtual int read(char* buffer, size_t len) { return read((unsigned char*)buffer, len); };

  // Return the next byte from the current packet without moving on to the next byte
  virtual int peek();

  virtual void flush(); // Finish reading the current packet

  // Return the IP address of the host who sent the current incoming packet
  virtual IPAddress remoteIP();

  // Return the port of the host who sent the current incoming packet
  virtual uint16_t remotePort();


  friend class WiFiEspServer;
};

#endif

庫(kù)的說(shuō)明待補(bǔ)充...

4.1.3 SoftwareSerial.h庫(kù)介紹

4.1.3.1 SoftwareSerial.h庫(kù)的下載

SoftwareSerial.h庫(kù)為Arduino的自帶核心庫(kù)，無(wú)需下載，可直接引用。

4.1.3.1 SoftwareSerial.h庫(kù)的介紹

我們來(lái)看一下這個(gè)庫(kù)的頭文件:

#ifndef SoftwareSerial_h
#define SoftwareSerial_h

#include <inttypes.h>
#include <Stream.h>

#ifndef _SS_MAX_RX_BUFF
#define _SS_MAX_RX_BUFF 64 // RX buffer size
#endif

#ifndef GCC_VERSION
#define GCC_VERSION (__GNUC__ * 10000 + __GNUC_MINOR__ * 100 + __GNUC_PATCHLEVEL__)
#endif

class SoftwareSerial : public Stream
{
private:
  // per object data
  uint8_t _receivePin;
  uint8_t _receiveBitMask;
  volatile uint8_t *_receivePortRegister;
  uint8_t _transmitBitMask;
  volatile uint8_t *_transmitPortRegister;
  volatile uint8_t *_pcint_maskreg;
  uint8_t _pcint_maskvalue;

  // Expressed as 4-cycle delays (must never be 0!)
  uint16_t _rx_delay_centering;
  uint16_t _rx_delay_intrabit;
  uint16_t _rx_delay_stopbit;
  uint16_t _tx_delay;

  uint16_t _buffer_overflow:1;
  uint16_t _inverse_logic:1;

  // static data
  static uint8_t _receive_buffer[_SS_MAX_RX_BUFF]; 
  static volatile uint8_t _receive_buffer_tail;
  static volatile uint8_t _receive_buffer_head;
  static SoftwareSerial *active_object;

  // private methods
  inline void recv() __attribute__((__always_inline__));
  uint8_t rx_pin_read();
  void setTX(uint8_t transmitPin);
  void setRX(uint8_t receivePin);
  inline void setRxIntMsk(bool enable) __attribute__((__always_inline__));

  // Return num - sub, or 1 if the result would be < 1
  static uint16_t subtract_cap(uint16_t num, uint16_t sub);

  // private static method for timing
  static inline void tunedDelay(uint16_t delay);

public:
  // public methods
  SoftwareSerial(uint8_t receivePin, uint8_t transmitPin, bool inverse_logic = false);
  ~SoftwareSerial();
  void begin(long speed);
  bool listen();
  void end();
  bool isListening() { return this == active_object; }
  bool stopListening();
  bool overflow() { bool ret = _buffer_overflow; if (ret) _buffer_overflow = false; return ret; }
  int peek();

  virtual size_t write(uint8_t byte);
  virtual int read();
  virtual int available();
  virtual void flush();
  operator bool() { return true; }
  
  using Print::write;

  // public only for easy access by interrupt handlers
  static inline void handle_interrupt() __attribute__((__always_inline__));
};

// Arduino 0012 workaround
#undef int
#undef char
#undef long
#undef byte
#undef float
#undef abs
#undef round

#endif

這個(gè)庫(kù)，我們先看一下它的繼承關(guān)系：

class SoftwareSerial : public Stream

從這個(gè)頭文件可以看到SoftwareSerial 類繼承自類Stream，而Stream是繼承的Print類，Print類的作用是打印數(shù)據(jù)，通過不同的設(shè)備（串口、LCD1602，還是其它TFT的彩色屏幕）打印的過程都是一樣的，只是最底層實(shí)現(xiàn)不一樣，感興趣的朋友可以去看看一些顯示屏的驅(qū)動(dòng)庫(kù)，基本上都會(huì)包含Print這個(gè)類。

我們簡(jiǎn)單的看一下這個(gè)頭文件的public部分的兩個(gè)方法（函數(shù)）：

  SoftwareSerial(uint8_t receivePin, uint8_t transmitPin, bool inverse_logic = false);

這個(gè)是構(gòu)造函數(shù)，有三個(gè)參數(shù)：receivePin、transmitPin和inverse_logic，前兩個(gè)參數(shù)就是我們定義軟串口的RX和TX引腳，第三個(gè)參數(shù)inverse_logic有缺省值false，在定義軟串口時(shí)可以不帶，這個(gè)參數(shù)的作用是：在初始化軟串口時(shí)對(duì)RX和TX引腳是否拉高。

  void begin(long speed);

這個(gè)函數(shù)作用是設(shè)置串口傳送波特率，軟串口波特率我們一般采用9600，這個(gè)波特率需要跟與串口通信的設(shè)備或者模塊保持一致。

4.1.4 IPAddress.h庫(kù)介紹

4.1.4.1 IPAddress.h庫(kù)的下載

IPAddress.h庫(kù)為Arduino的自帶核心庫(kù)，無(wú)需下載，可直接引用。

4.1.4.1 IPAddress.h庫(kù)的介紹

我們來(lái)看一下這個(gè)庫(kù)的頭文件：

/*
  IPAddress.h - Base class that provides IPAddress
  Copyright (c) 2011 Adrian McEwen.  All right reserved.

  This library is free software; you can redistribute it and/or
  modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  License as published by the Free Software Foundation; either
  version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.

  This library is distributed in the hope that it will be useful,
  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  Lesser General Public License for more details.

  You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  License along with this library; if not, write to the Free Software
  Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
*/

#ifndef IPAddress_h
#define IPAddress_h

#include <stdint.h>
#include "Printable.h"
#include "WString.h"

// A class to make it easier to handle and pass around IP addresses

class IPAddress : public Printable {
private:
    union {
    uint8_t bytes[4];  // IPv4 address
    uint32_t dword;
    } _address;

    // Access the raw byte array containing the address.  Because this returns a pointer
    // to the internal structure rather than a copy of the address this function should only
    // be used when you know that the usage of the returned uint8_t* will be transient and not
    // stored.
    uint8_t* raw_address() { return _address.bytes; };

public:
    // Constructors
    IPAddress();
    IPAddress(uint8_t first_octet, uint8_t second_octet, uint8_t third_octet, uint8_t fourth_octet);
    IPAddress(uint32_t address);
    IPAddress(const uint8_t *address);

    bool fromString(const char *address);
    bool fromString(const String &address) { return fromString(address.c_str()); }

    // Overloaded cast operator to allow IPAddress objects to be used where a pointer
    // to a four-byte uint8_t array is expected
    operator uint32_t() const { return _address.dword; };
    bool operator==(const IPAddress& addr) const { return _address.dword == addr._address.dword; };
    bool operator==(const uint8_t* addr) const;

    // Overloaded index operator to allow getting and setting individual octets of the address
    uint8_t operator[](int index) const { return _address.bytes[index]; };
    uint8_t& operator[](int index) { return _address.bytes[index]; };

    // Overloaded copy operators to allow initialisation of IPAddress objects from other types
    IPAddress& operator=(const uint8_t *address);
    IPAddress& operator=(uint32_t address);

    virtual size_t printTo(Print& p) const;

    friend class EthernetClass;
    friend class UDP;
    friend class Client;
    friend class Server;
    friend class DhcpClass;
    friend class DNSClient;
};

const IPAddress INADDR_NONE(0,0,0,0);

#endif

這個(gè)類就是定義一個(gè)IP地址對(duì)象，說(shuō)實(shí)話，直到開始寫這部分內(nèi)容時(shí)，我才意識(shí)到這里弄復(fù)雜了，其實(shí)IP地址可以用一個(gè)字符串定義，就像下面這樣：

const char *telloAddr= "192,168,10,1";

為什么可以這么做呢？
我們可以看一下這個(gè)IP地址對(duì)象在哪兒使用了（你可以先看一下主程序，找到這行代碼）：

Udp.beginPacket(telloAddr, telloPort);

這行代碼的作用就是對(duì)Udp對(duì)象進(jìn)行初始化，這里會(huì)用到一個(gè)IP地址對(duì)象tellAddr和端口號(hào)telloPort，程序的開始都有定義。
但實(shí)際上beginPacket這個(gè)方法在WiFiEspUDP對(duì)象中是重載的，它定義了兩個(gè)beginPacket方法，如下：

virtual int beginPacket(IPAddress ip, uint16_t port);
virtual int beginPacket(const char *host, uint16_t port);

所以beginPacket方法的第一個(gè)參數(shù)可以是一個(gè)IPAddress對(duì)象，也可以是一個(gè)字符數(shù)組指針變量。

這樣你就很清楚了，其實(shí)我們的主程序可以更加簡(jiǎn)化的，不過咱們是為了學(xué)習(xí)而來(lái)，弄懂程序背后的意義才是重點(diǎn)。

關(guān)于UDP協(xié)議：UDP是一個(gè)傳輸層協(xié)議，與之對(duì)應(yīng)的還有TCP協(xié)議，它們都工作在IP協(xié)議上，它們之間區(qū)別就是TCP是面向連接的，而UDP不是，可能有的朋友還是不理解這一點(diǎn)，我簡(jiǎn)單的舉個(gè)例子說(shuō)明一下：
假設(shè)某個(gè)周末的下午，你到小區(qū)的院子里跟小朋友玩耍，你媽媽忙著做晚飯，不一會(huì)兒，媽媽的晚飯做好了，而你呢？玩得正嗨，忘了回家的時(shí)間。

好了，你媽媽需要叫你回家吃飯了，現(xiàn)在你媽媽有兩種做法，一種是按照TCP的模式，一種是UDP的模式，假設(shè)你家的陽(yáng)臺(tái)正對(duì)著小區(qū)院子，陽(yáng)臺(tái)到院子之間可以通過聲音交流（類似IP協(xié)議提供的服務(wù)），你的小名叫：阿福（類似IP地址），我們來(lái)看看這兩種模式的區(qū)別：

TCP模式：
你媽媽在陽(yáng)臺(tái)對(duì)著院子大聲的喊：“阿福、阿福！”
你聽到了，趕緊回答：“媽媽，媽媽，干嘛！”
你媽媽又說(shuō)：“回家吃飯了！”
你回答：“好的，馬上就回來(lái)！”
你媽媽聽到后，知道你一會(huì)兒就回來(lái)吃飯，然后開始去忙別的了。

UDP模式：
你的媽媽來(lái)到陽(yáng)臺(tái)，對(duì)著院子大喊一聲：“阿福，回家吃飯了！”
你的媽媽覺得你肯定能夠聽到，反正回家吃飯這件事也沒什么大不了，媽媽認(rèn)為你一會(huì)兒就會(huì)回家吃飯，然后她就忙別的去了。
你呢？你可能聽到了，也可能沒聽到，小朋友在一起玩耍時(shí)本身就是吵吵鬧鬧的，當(dāng)你聽到了，你肯定就會(huì)回家吃飯，這種情況發(fā)生的概率很大，畢竟小區(qū)院子就正對(duì)著你家陽(yáng)臺(tái)，你媽媽的聲音也夠響亮。

如果萬(wàn)一沒聽到呢？沒關(guān)系，你媽媽隔一會(huì)發(fā)現(xiàn)你還沒回家，又會(huì)跑到陽(yáng)臺(tái)，再喊一聲：“阿福，回家吃飯了！”

現(xiàn)在你能理解這兩種通信方式的區(qū)別了嗎？

4.2 Tello SDK介紹

這部分內(nèi)容主要是對(duì)Tello SDK文檔做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。

4.2.1 WiFi連接

Tello無(wú)人機(jī)IP地址：192.168.10.1；
Tello無(wú)人機(jī)UDP監(jiān)聽端口：8889。

4.2.2 命令參數(shù)

注意：命令參數(shù)的單位為：距離是厘米、角度是度、速度為厘米/秒。

關(guān)于SDK暫時(shí)就介紹這些指令，這也是我們?cè)诤竺娉绦蛑行枰玫降?，?dāng)然，官方給出的SDK文檔還有更多的指令，感興趣的朋友可以到官網(wǎng)下載。

4.3 主程序設(shè)計(jì)

/********************************
Name:     Tello無(wú)人機(jī)遙控器
Module:   UNO + Joystick + ESP8266-12N
Author:   You xianke
Version:  V1.0
Init:     2018-6-25
Modify: 
*******************************/
#include <JoystickShield.h> // include JoystickShield Library
#include <WiFiEsp.h>
#include <WiFiEspUdp.h>

#include <SoftwareSerial.h>
#include <IPAddress.h>

char ssid[] = "TELLO-AA32D0";    // Tello SSID，這個(gè)需要根據(jù)無(wú)人機(jī)的實(shí)際值進(jìn)行修改，啟動(dòng)Tello無(wú)人機(jī)后，用電腦掃描一下WiFi網(wǎng)絡(luò)，以TELLO開頭的熱點(diǎn)即是
char pass[] = "";                // WiFi password is NULL

int status = WL_IDLE_STATUS;     // the Wifi radio's status

JoystickShield joystickShield; // create an instance of JoystickShield object

const int RXPin = 9;   //定義軟串口針腳
const int TXPin = 10;

unsigned int localPort = 9000;        // local port to listen for UDP packets

const int UDP_TIMEOUT = 2000;    // timeout in miliseconds to wait for an UDP packet to arrive
char packetBuffer[64];          // buffer to hold incoming packet

// A UDP instance to let us send and receive packets over UDP
WiFiEspUDP Udp;
IPAddress telloAddr(192,168,10,1);   //Tello的UdpServer服務(wù)端的IP地址
const int telloPort = 8889;          //Tello UDP監(jiān)聽端口號(hào)

SoftwareSerial espSerial(RXPin,TXPin); // 定義連接ESP-12N串口

void PrintWifiStatus();
void SendCommand(const char* command);

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  espSerial.begin(9600);

  WiFi.init(&espSerial);
  // WiFi.mode(WIFI_STA);

    // check for the presence of the shield:
    if (WiFi.status() == WL_NO_SHIELD) {
    Serial.println("WiFi shield not present");
      // don't continue:
      while (true);
    }

    // attempt to connect to WiFi network
    while ( status != WL_CONNECTED) {
    Serial.print("Attempting to connect to WPA SSID: ");
      Serial.println(ssid);
      // Connect to WPA/WPA2 network
      status = WiFi.begin(ssid, pass);
    }
    
    delay(1000);   
    Serial.println("Connected to wifi");
    PrintWifiStatus();

    Serial.println("\nStarting listening a UDP port...");
    // if you get a connection, report back via serial:
    Udp.begin(localPort);     
    Serial.print("Listening on port ");
    Serial.println(localPort);

    SendCommand("command");   //Tello進(jìn)入命令模式
  delay(100);

  joystickShield.calibrateJoystick();
}

void loop() {
  //遙控指令的處理
  joystickShield.processEvents(); // process events

  if (joystickShield.isUp()) {
    Serial.println("Up") ;
    Serial.println("Tello forward 50CM!") ;
    SendCommand("forward 50");   //Tello向前50CM
    delay(1000);
  }

  if (joystickShield.isRightUp()) {
    Serial.println("RightUp") ;
  }

  if (joystickShield.isRight()) {
    Serial.println("Right") ;
    Serial.println("Tello turn right 50CM!") ;
    SendCommand("right 50");   //Tello向右50CM
    delay(1000);
  }

  if (joystickShield.isRightDown()) {
    Serial.println("RightDown") ;
  }

  if (joystickShield.isDown()) {
    Serial.println("Down") ;
    Serial.println("Tello turn back 50CM!") ;
    SendCommand("back 50");   //Tello向后50CM
    delay(1000);
  }

  if (joystickShield.isLeftDown()) {
    Serial.println("LeftDown") ;
  }

  if (joystickShield.isLeft()) {
    Serial.println("Left") ;
    Serial.println("Tello turn left 50CM!") ;
    SendCommand("left 50");   //Tello向左50CM
    delay(1000);
  }

  if (joystickShield.isLeftUp()) {
    Serial.println("LeftUp") ;
  }

  if (joystickShield.isJoystickButton()) {
    Serial.println("Joystick Clicked") ;
  }

  if (joystickShield.isUpButton()) {
    Serial.println("Up Button Clicked") ;
    Serial.println("Tello land!") ;
    SendCommand("up 50");   //Tello上升50CM
    delay(1000);
  }

  if (joystickShield.isRightButton()) {
    Serial.println("Right Button Clicked") ;
    Serial.println("Tello land!") ;
    SendCommand("land");   //Tello降落
    delay(2000);
  }

  if (joystickShield.isDownButton()) {
    Serial.println("Down Button Clicked") ;
    Serial.println("Tello land!") ;
    SendCommand("down 50");   //Tello下降50CM
    delay(1000);
  }

  if (joystickShield.isLeftButton()) {
    Serial.println("Left Button Clicked") ;
    Serial.println("Tello takeoff!") ;
    SendCommand("takeoff");   //Tello起飛
    delay(2000);
  }

  // new eventfunctions
  if (joystickShield.isEButton()) {
    Serial.println("E Button Clicked") ;
  }

  if (joystickShield.isFButton()) {
    Serial.println("F Button Clicked") ;
  }  
  
  if (joystickShield.isNotCenter()){
    Serial.println("NotCenter") ;
  }
  
  // new position functions
  Serial.print("x ");   
  Serial.print(joystickShield.xAmplitude());
  Serial.print(" y ");
  Serial.println(joystickShield.yAmplitude());

  // 接收到Tello無(wú)人機(jī)消息后的處理
  int packetSize = Udp.parsePacket();
  if (packetSize) {
    Serial.print("Received packet of size ");
    Serial.println(packetSize);
    Serial.print("From Tello ");
    IPAddress remoteIp = Udp.remoteIP();
    Serial.print(remoteIp);
    Serial.print(", port ");
    Serial.println(Udp.remotePort());

    // read the packet into packetBufffer
    int len = Udp.read(packetBuffer, 64);
    if (len > 0) {
      packetBuffer[len] = 0;
    }
    Serial.println("Contents:");
    Serial.println(packetBuffer);
  }
delay(500);
}

void PrintWifiStatus(){
  // print the SSID of the network you're attached to:
  Serial.print("SSID: ");
  Serial.println(WiFi.SSID());

  // print your WiFi shield's IP address:
  IPAddress ip = WiFi.localIP();
  Serial.print("IP Address: ");
  Serial.println(ip);

  // print the received signal strength:
  long rssi = WiFi.RSSI();
  Serial.print("signal strength (RSSI):");
  Serial.print(rssi);
  Serial.println(" dBm");
}

void SendCommand(const char* command){
  Udp.beginPacket(telloAddr, telloPort);
  Udp.write(command, strlen(command));
  Udp.endPacket();
  delay(1000);
}

主程序就不單獨(dú)解釋了，程序中的注釋已經(jīng)非常清楚了！

5 安裝調(diào)試

下面我們根據(jù)電路圖將兩個(gè)模塊跟UNO連接上：

組裝01.jpg

將Tello無(wú)人機(jī)開機(jī)，打開電腦串口，觀察一下遙控器是否跟Tello連接上，連接上后，串口會(huì)有WiFi狀態(tài)打印。

如果連接成功，您就可以通過遙控手柄控制Tello無(wú)人機(jī)的起飛、降落，上升、下降，前后左右飛行了。

5 總結(jié)擴(kuò)展

因?yàn)闀r(shí)間的關(guān)系，我并沒有將這個(gè)手柄做得更加完善，只是搭建了一個(gè)原型，您可以根據(jù)這個(gè)原型來(lái)自己設(shè)計(jì)一個(gè)更加完善的遙控手柄，增加外殼，用電池進(jìn)行供電，甚至增加一個(gè)小的液晶屏，直接來(lái)顯示連接狀態(tài)和命令發(fā)送的相關(guān)信息。

另外這個(gè)手柄上還有兩個(gè)小的按鈕，我的想法是您可以增加兩個(gè)自定義飛行動(dòng)作系列，讓無(wú)人機(jī)能夠表演一連串的復(fù)雜動(dòng)作，當(dāng)然，程序您需要再修改一下，怎么修改？我相信您肯定能夠辦到，呵呵，實(shí)在不行就請(qǐng)關(guān)注我們的微信號(hào)留言吧！

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