智能车不是一堆零件，而是四层结构：感知层看、决策层想、执行层动、供电层扛——本章把前十四章学过的每一块知识，分别插进这四层里。
到这里，本课的知识已经攒够了：7 章学过 GPIO 的数字输出与 PWM，10 章学过相机与视频串流，13-2 学过用 Flask 把 GPIO 搬上浏览器，14 章学过 Node-RED 分发数据。本章做的是把这几样装到一台会跑的车架上——前面全是零件，这一章开始组装。它是全课第一个【多系统合流】项目，也是硬件接口实验范例的第一章。
一、四层结构：一张图看懂整台车
| 层 | 职责 | 本章用什么 |
|---|---|---|
| 感知层 | 看路、看环境 | 相机模块（第十章）经 MJPEG 推给浏览器 |
| 决策层 | 接收指令、算输出 | 树莓派 + Flask（13-2 的延伸） |
| 执行层 | 把电信号变成机械动作 | 电机驱动板 + 直流电机 + 车轮 |
| 供电层 | 给上面三层送电 | 电池组 + 独立供电 + 共地 |
关键认识：树莓派在车上只干【决策】这一件事。它输出的 GPIO 信号只有 3.3V、毫安级电流，连一个小电机都转不起来——真正把电送进电机的是执行层的电机驱动板。理解这个分工，本节后面的所有接线才有了逻辑。
二、三块板卡各管什么
- 树莓派：大脑。跑 Flask 服务、接 WiFi、发控制信号；
- 电机驱动板：肌肉。接收 GPIO 信号，把电池的大电流按指令送进左右两个电机；常见两种，15-2 细讲：
- L298N 模块：老牌选手，便宜、皮实、接线标识清楚，但发热大、压降大；
- TB6612FNG 模块：新派 MOSFET 方案，效率高、几乎不发热、体积小；
- 降压模块（可选但推荐）：把电池电压稳定降到 5V 给树莓派供电。没有它就得另配充电宝给树莓派单独供电——绝不能用驱动板的 5V 输出反哺树莓派（15-2 详述为什么）。
三、控制链路：一次按键的旅行
在手机上按下【前进】按钮，到车轮转起来，中间经过这些站：
手机浏览器 --HTTP请求--> 树莓派WiFi --Flask路由--> Python函数
--> gpiozero --GPIO电平--> 电机驱动板 --大电流--> 电机 --> 车轮
反向的画面同时在路上：
相机 --> picamera2 抓帧 --> Flask MJPEG 响应 --> 手机浏览器 <img> 标签
两条链一上一下、各走各的——这也是本章最大的技术难点：一个 Flask 服务要同时伺候【动作指令】这类短请求和【视频流】这类永不结束的长响应。15-3 会专门解决它。
四、要准备的硬件清单
| 类别 | 项目 | 备注 |
|---|---|---|
| 车体 | 2WD 亚克力车架（含两个 TT 电机＋轮子＋万向轮） | 最常见的入门套件 |
| 主控 | 树莓派 4B／5（任意型号） | 越大越费电，5 需要更大电池 |
| 驱动 | L298N 或 TB6612FNG 模块 | 见 15-2 的选型对比 |
| 相机 | Camera Module（CSI 排线）或 USB 摄像头 | 两条路第十章都学过 |
| 电源 | 电池盒（6×AA 或 2S 锂电池）＋（可选）降压模块 | 电机与树莓派分开供电更稳 |
| 其他 | 杜邦线、扎带、双层板 | 固定用 |
选购提醒：先决定用哪块驱动板，再决定电池电压——TB6612FNG 的逻辑电平和电机电源是分开的两路，接线方式与 L298N 不同，别买回来才发现线不够。
五、动手 Demo：不接线，先把地图画出来
在纸上（或笔记里）完成这三项，就算本节的动手环节：
- 画四层框图：把上表四层竖着排，每层写出本章用到的具体元件；
- 标出链路：把【按键 → 路由 → GPIO → 驱动板 → 电机】的一条线画在图上，再把【相机 → 浏览器】的另一条线画上，用两种颜色区分；
- 对号入座：给每层标注学过它的章节号（例如执行层写 7-3 数字输出、感知层写 10-5 视频串流）。
看到什么算成功：图上每条连线都能说出【谁发信号、谁收信号、信号是什么形态】（HTTP 请求／GPIO 电平／电机电流）。
读结果：所有疑难杂症的排查逻辑都在这张图上——车不动，顺着执行层的线往回走（电机 → 驱动板 → GPIO → Python → 路由 → 网络）；画面卡，顺着感知层的线往回走。没有这张图，就只能乱拆。
30 秒实验
用 ls 和 grep 快速复习本课已经学过的相关章节标题：
ls "/home/<用户名>/树莓派" 2>/dev/null # 若笔记不在这台机器上就跳过
或者更直接：打开本课索引，数一数7、10、13 三章各贡献了这台车的哪一部分——7 章给执行层、10 章给感知层、13-2 给控制通道。这三章的合体，就是本章。
六、常见误区
- 树莓派可以直接带动电机 —— 绝对不能。GPIO 只有 3.3V／毫安级，而电机启动要几百毫安到安培级，还会在切换时产生电压尖峰。必须经驱动板，这是本章第一铁律。
- 买最大电压的电池肯定最好 —— 电池电压要匹配电机额定电压（常见 TT 电机 6V），太高压降不掉会烧电机或让车失控；树莓派那一路还要另外降压。
- 智能车和遥控车是一回事 —— 遥控车只转发你的操作（遥控器 → 接收机 → 电机），智能车里有一台计算机会自主决策（本章的决策层）。本课的车介于两者之间：人在回路里遥控，但计算与传输都走树莓派。
- 零件一次买齐最重要 —— 更重要的是先搞清【哪块板是执行层的核心】。驱动板型号一旦定了，接线、代码、电源方案全都跟着定；反过来先买电池常常白买。
自测三问（点开对答案）
1. 智能车四层分别是什么？本章各用什么实现？ 感知层（相机＋MJPEG 流）、决策层（树莓派＋Flask）、执行层（驱动板＋直流电机）、供电层（电池＋独立供电＋共地）。 2. 树莓派在车上的角色是什么？为什么它带不动电机？ 只做决策（收指令、算输出、发 GPIO 信号）；GPIO 只有 3.3V／毫安级，电机要安培级电流和更高电压，必须经驱动板放大。 3. 车不动、画面卡，分别该顺着哪条链排查？ 车不动查执行链（电机→驱动板→GPIO→Python→路由→网络）；画面卡查感知链（相机→picamera2→MJPEG→浏览器）。- ☐ 下一节（15-2 树莓派的直流电机控制）
相关笔记
- 模拟输出 —— 执行层的技术地基：PWM 是怎么近似模拟量的
- 在树莓派建立视频串流 —— 感知层的第一条路（第十章版）
- Web 界面的 GPIO 控制 —— 控制通道的原型：浏览器怎么指挥 GPIO
- 🍓 树莓派 · 索引 —— 全课路线图