超詳細OpenMV與STM32單片機通信 附完整源碼
1.前言(閑話)
最近在做電磁炮，發現題目需要用到顏色跟蹤，於是花瞭一點時間學瞭一下OpenMV，隻學習OpenMV是遠遠不夠的，還需要實現與單片機的通信，本以為很簡單，在CSDN上找瞭一些代碼，直接拿來修改粘貼，把代碼看明白瞭，這些隻花瞭幾個小時，本以為自己已經弄明白瞭二者之間的通信，但是在後期把OpenMV端數據傳輸到單片機的時候卻犯瞭難。我選擇使用OLED顯示傳輸的數據，在這裡調試瞭許久，中間遇到瞭許多之前的學習漏洞，特在此寫下博客記錄學習經歷。*
2.硬件連接
我所用到的材料如下: 四針IIC OLED，OpenMV(OV7725)，STM32F103C8T6最小系統板，數據線N條(OpenMV的數據線隻能用官方自帶的，其他的基本都用不瞭)，杜邦線若幹。
1.OpenMV端：由圖知UART_RX—P5 —— UART_TX—P4
2.STM32端：USART_TX—PA9 —–USART_RX—PA10
3.四針OLED IIC連接:SDA—PA2—–SCL—PA1 由於使用的是模擬IIC而不是硬件IIC，可以根據個人需要修改IO口來控制SDA線和SCL線，隻需要簡單修改一下代碼即可。
4.STM32的TX(RX)接OpenMV的RX(TX),OLED連接到STM32即可。
3.軟件代碼———OpenMV端
import sensor, image, time,math,pyb
from pyb import UART,LED
import json
import ustruct
sensor.reset()
sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)
sensor.set_framesize(sensor.QVGA)
sensor.skip_frames(time = 2000)
sensor.set_auto_gain(False) # must be turned off for color tracking
sensor.set_auto_whitebal(False) # must be turned off for color tracking
red_threshold_01=(10, 100, 127, 32, -43, 67)
clock = time.clock()
uart = UART(3,115200) #定義串口3變量
uart.init(115200, bits=8, parity=None, stop=1) # init with given parameters
def find_max(blobs): #定義尋找色塊面積最大的函數
max_size=0
for blob in blobs:
if blob.pixels() > max_size:
max_blob=blob
max_size = blob.pixels()
return max_blob
def sending_data(cx,cy,cw,ch):
global uart;
#frame=[0x2C,18,cx%0xff,int(cx/0xff),cy%0xff,int(cy/0xff),0x5B];
#data = bytearray(frame)
data = ustruct.pack("<bbhhhhb", #格式為倆個字符倆個短整型(2字節)
0x2C, #幀頭1
0x12, #幀頭2
int(cx), # up sample by 4 #數據1
int(cy), # up sample by 4 #數據2
int(cw), # up sample by 4 #數據1
int(ch), # up sample by 4 #數據2
0x5B)
uart.write(data); #必須要傳入一個字節數組
while(True):
clock.tick()
img = sensor.snapshot()
blobs = img.find_blobs([red_threshold_01])
cx=0;cy=0;
if blobs:
max_b = find_max(blobs)
#如果找到瞭目標顏色
cx=max_b[5]
cy=max_b[6]
cw=max_b[2]
ch=max_b[3]
img.draw_rectangle(max_b[0:4]) # rect
img.draw_cross(max_b[5], max_b[6]) # cx, cy
FH = bytearray([0x2C,0x12,cx,cy,cw,ch,0x5B])
#sending_data(cx,cy,cw,ch)
uart.write(FH)
print(cx,cy,cw,ch)
bytearray([, , ,])組合uart.write()的作用與直接調用sending_data(cx,cy,cw,ch)作用是一樣的
4.軟件代碼———STM32端
工程總共包含如下文件:main.c、iic.c、iic.h、oled.c、oled.h、uart.c、uart.h。由於OLED的代碼存在版權問題，需要的可以郵箱私發。
/***** oled.h *****/
#ifndef __USART_H #define __USART_H #include "sys.h" void USART1_Init(void);//串口1初始化並啟動 #endif
/***** oled.c *****/
#include "uart.h"
#include "oled.h"
#include "stdio.h"
static u8 Cx=0,Cy=0,Cw=0,Ch=0;
void USART1_Init(void)
{
//USART1_TX:PA 9
//USART1_RX:PA10
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //串口端口配置結構體變量
USART_InitTypeDef USART_InitStructure; //串口參數配置結構體變量
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; //串口中斷配置結構體變量
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //打開PA端口時鐘
//USART1_TX PA9
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //PA9
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //設定IO口的輸出速度為50MHz
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //復用推挽輸出
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化PA9
//USART1_RX PA10
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; //PA10
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空輸入
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化PA10
//USART1 NVIC 配置
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0 ; //搶占優先級0
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2; //子優先級2
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根據指定的參數初始化VIC寄存器
//USART 初始化設置
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200; //串口波特率為115200
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //字長為8位數據格式
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //一個停止位
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //無奇偶校驗位
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //無硬件數據流控制
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收發模式
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口1
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE); //使能中斷
USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能串口1
USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_TC); //清串口1發送標志
}
//USART1 全局中斷服務函數
void USART1_IRQHandler(void)
{
u8 com_data;
u8 i;
static u8 RxCounter1=0;
static u16 RxBuffer1[10]={0};
static u8 RxState = 0;
static u8 RxFlag1 = 0;
if( USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)!=RESET) //接收中斷
{
USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE); //清除中斷標志
com_data = USART_ReceiveData(USART1);
if(RxState==0&&com_data==0x2C) //0x2c幀頭
{
RxState=1;
RxBuffer1[RxCounter1++]=com_data;OLED_Refresh();
}
else if(RxState==1&&com_data==0x12) //0x12幀頭
{
RxState=2;
RxBuffer1[RxCounter1++]=com_data;
}
else if(RxState==2)
{
RxBuffer1[RxCounter1++]=com_data;
if(RxCounter1>=10||com_data == 0x5B) //RxBuffer1接受滿瞭,接收數據結束
{
RxState=3;
RxFlag1=1;
Cx=RxBuffer1[RxCounter1-5];
Cy=RxBuffer1[RxCounter1-4];
Cw=RxBuffer1[RxCounter1-3];
Ch=RxBuffer1[RxCounter1-2];
}
}
else if(RxState==3) //檢測是否接受到結束標志
{
if(RxBuffer1[RxCounter1-1] == 0x5B)
{
USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,DISABLE);//關閉DTSABLE中斷
if(RxFlag1)
{
OLED_Refresh();
OLED_ShowNum(0, 0,Cx,3,16,1);
OLED_ShowNum(0,17,Cy,3,16,1);
OLED_ShowNum(0,33,Cw,3,16,1);
OLED_ShowNum(0,49,Ch,3,16,1);
}
RxFlag1 = 0;
RxCounter1 = 0;
RxState = 0;
USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);
}
else //接收錯誤
{
RxState = 0;
RxCounter1=0;
for(i=0;i<10;i++)
{
RxBuffer1[i]=0x00; //將存放數據數組清零
}
}
}
else //接收異常
{
RxState = 0;
RxCounter1=0;
for(i=0;i<10;i++)
{
RxBuffer1[i]=0x00; //將存放數據數組清零
}
}
}
}
解釋:OpenMV發送數據包給STM32，STM32利用中斷接收數據並把數據存放在RxBuffer1這個數組裡，並且在中斷中利用OLED顯示cx，cy，cw，ch四個坐標。在中斷中，有如下函數：
else if(RxState==2)
{
RxBuffer1[RxCounter1++]=com_data;
if(RxCounter1>=10||com_data == 0x5B) //RxBuffer1接受滿瞭,接收數據結束
{
RxState=3;
RxFlag1=1;
Cx=RxBuffer1[RxCounter-5];
Cy=RxBuffer1[RxCounter-4];
Cw=RxBuffer1[RxCounter-3];
Ch=RxBuffer1[RxCounter1-2];
}
}
RxBuffer1是一個裝有接收OpenMV數據的數組，RxCounter1起著一個計數器的作用，當RxBuffer[RxCounter1-1]存放的數據為數據包的幀位時，說明已經接收成功整個數據包，此時RxBuffer[RxCounter1-2]存放ch坐標值，RxBuffer[RxCounter1-3]存放cw坐標值，RxBuffer[RxCounter1-4]存放cy坐標值，RxBuffer[RxCounter1-5]存放cx坐標值，此後在RxState=3過程中將這四個坐標顯示出來即可。
特別註意的是：STM32中斷每發生一次，隻會接收到一字節的數據，因此，進行七次才會接收完一整幀的數據包，這一點需要讀者仔細揣摩，結合上文中說的靜態變量關鍵字static，定義瞭：
u8 com_data;
u8 i;
static u8 RxCounter1=0;
static u8 RxBuffer1[10]={0};
static u8 RxState = 0;
static u8 RxFlag1 = 0;
請讀者仔細揣摩為什麼com_data(端口接收到的數據)、i定義的是動態的(auto)，而RxBuffer1(裝接收到數據的靜態全局數組)、RxState(狀態標志變量)、RxFlag1(接受結束標志變量)定義的確實靜態的，這一點並不難理解。
5.利用PC端測試數據數據是否發送接收正常
在進行OpenMV與STM32的通信測試過程中，我使用瞭USB轉TTL模塊，將OpenMV(或STM32單片機)與PC端進行通信確保數據發出或者接收正常。
OpenMV&&PC
OpenMV_RX接模塊TX
OpenMV_TX接模塊RX
OpenMV_GND接模塊GND
然後打開OpenMV，在大循環while(True)中使用語句:
DATA=bytearray[(1,2,3,4,5)] uart.write(DATA)
打開PC端串口助手，註意設置一樣的波特率、停止位、發送字節數等，查看串口助手是否接受到瞭數據。
STM32&&PC
STM32_RX接模塊TX
STM32_TX接模塊RX
STM32_GND接模塊GND
註意：不管是STM32與PC還是OpenMV與PC還是STM32與OpenMV通信，都要將二者的GND連接在一起。
在main.c中先調用stdio頭文件，大循環中使用如下語句：
while(1)
{
printf("HelloWorld!");
}
打開串口助手查看是否接收到瞭數據。
6.學習補充 (代碼看不懂的時候可以來看一下)
補充1:static關鍵字(靜態變量)的使用
static 修飾全局函數和全局變量,隻能在本源文件使用。舉個例子，比如用以下語句static u8 RxBuffer[10] 定義瞭一個名為RxBuffer的靜態數組，數組元素類型為unsigned char型。在包含Rxbuffer的源文件中，Rxbuffer相當於一個全局變量，任意地方修改RxBuffer的值，RxBuffer都會隨之改變。而且包含RxBuffer的函數在多次運行後RxBuffer的值會一直保存(除非重新賦值)。在C語言學習中，利用static關鍵字求階乘是一個很好的例子：
#include“stdio.h”
long fun(int n);
void main()
{
int i,n;
printf("input the value of n:");
scanf("%d",&n);
for(i=1;i<=n;i++)
{
printf("%d! = %1d\n",i,fun(i));
}
}
>long fun(int n)
{
static long p=1;
p=p*n;
return p;
}
效果為依次輸出n！(n=1，2，3…n)
這個例子中，第一次p的值為1，第二次p的值變成瞭p x n=1 x 2=2，這個值會一直保存，如果p沒有定義為靜態類型，那麼在第一次運算過後p的值會重新被賦值為1，這就是auto型(不聲明默認為auto型)與static型的最大區別。
總結:static關鍵字定義的變量是全局變量，在static所包含的函數多次運行時，該變量不會被多次初始化，隻會初始化一次。
補充2:extern關鍵字(外部變量)的使用
程序的編譯單位是源程序文件，一個源文件可以包含一個或若幹個函數。在函數內定義的變量是局部變量，而在函數之外定義的變量則稱為外部變量，外部變量也就是我們所講的全局變量。它的存儲方式為靜態存儲，其生存周期為整個程序的生存周期。全局變量可以為本文件中的其他函數所共用，它的有效范圍為從定義變量的位置開始到本源文件結束。
如果整個工程由多個源文件組成，在一個源文件中想引用另外一個源文件中已經定義的外部變量，同樣隻需在引用變量的文件中用 extern 關鍵字加以聲明即可。下面就來看一個多文件的示例:
/****max.c****/
#include <stdio.h>
/*外部變量聲明*/
extern int g_X ;
extern int g_Y ;
int max()
{
return (g_X > g_Y ? g_X : g_Y);
}
/***main.c****/
#include <stdio.h>
/*定義兩個全局變量*/
int g_X=10;
int g_Y=20;
int max();
int main(void)
{
int result;
result = max();
printf("the max value is %d\n",result);
return 0;
}
運行結果為：
the max value is 20
對於多個文件的工程，都可以采用上面這種方法來操作。對於模塊化的程序文件，可在其文件中預先留好外部變量的接口，也就是隻采用 extern 聲明變量，而不定義變量，max.c 文件中的 g_X 與 g_Y 就是如此操作的。比如想要在主函數中調用usart.c中的變量x，usart.c中有著這樣的定義：static u8 x=0在usart.h中可以這樣寫：extern u8 x在main.c中包含usart.h頭文件，這樣在編譯的時候就會在main.c中調用x外部變量。
總結：extern關鍵字是外部變量，靜態類型的全局變量，可以在源文件中調用其他文件中的變量，在多文件工程中配合頭文件使用。
補充3:MicroPython一些庫函數的解釋
1.ustruct.pack函數:
import ustruct,在ustruct中
data = ustruct.pack("<bbhhhhb", #格式為倆個字符倆個短整型(2字節)
0x2C, #幀頭1
0x12, #幀頭2
int(cx), # up sample by 4 #數據1
int(cy), # up sample by 4 #數據2
int(cw), # up sample by 4 #數據1
int(ch), # up sample by 4 #數據2
0x5B)
“”bbhhhhb”簡單來說就是要發送數據的聲明，bbhhhhb共七個，代表發送七個數據，對照下面的表，可以知道七個數據按時序發送為unsigner char、unsigned char、short、short、short、short、unsigned char。0x2c為數據幀的幀頭，即檢測到數據流的開始，但是一個幀頭可能會出現偶然性，因此設置兩個幀頭0x2c與0x12以便在中斷中檢測是否檢測到瞭幀頭以便存放有用數據。0x5b為幀尾，即數據幀結束的標志。
2.bytearray([ , , , ])函數:
用於把十六進制數據以字節形式存放到字節數組中，以便以數據幀的形式發送出去進行通信。
FH = bytearray([0x2C,0x12,cx,cy,cw,ch,0x5B]) uart,write(FH)
7.效果展示(可以先來看效果)
從上到下依次為CX,CY,CW,CH
8.博客更新
1.有朋友反饋OpenMv端找不到色塊就會報錯，解決方案如下：
while(True):
clock.tick()
img = sensor.snapshot()
blobs = img.find_blobs([red_threshold_01])
cx=0;cy=0;
if blobs:
max_b = find_max(blobs)
#如果找到瞭目標顏色
cx=max_b[5]
cy=max_b[6]
cw=max_b[2]
ch=max_b[3]
img.draw_rectangle(max_b[0:4]) # rect
img.draw_cross(max_b[5], max_b[6]) # cx, cy
FH = bytearray([0x2C,0x12,cx,cy,cw,ch,0x5B])
#sending_data(cx,cy,cw,ch)
uart.write(FH)
print(cx,cy,cw,ch)
在以上代碼中，將max_b = find_max(blobs) 移到if blobs外即可。
2.有朋友反饋OpenMV發送數據隻能發送一個字節，也就是說大於255的數據無法直接通過代碼完成，現在提供以下解決方案：在STM32端代碼中依次保存大於255數字的高八位和低八位最後在組合在一起即可。
2021/9/15更新 4字節與浮點數之間的轉換（參考）
#if 1
int main()
{
#if 0
//字符型數據分成四個字節存放在數組中
float m = 23.25;
unsigned char *a;
a = (unsigned char *)&m;
printf("0x%x \n0x%x \n0x%x \n0x%x \n",a[0],a[1],a[2],a[3]);
#endif
#if 1
//四個字節數據合成存放在數組中
unsigned char a[]={0x00,0x00,0xba,0x41};
float BYTE;
BYTE = *(float *)&a;
printf("%f\n",BYTE);
#endif
}
#endif
上述代碼實現瞭將四個字節轉換為一個浮點數的功能，同時也實現瞭將一個浮點數拆分為四個字節功能。在Openmv傳數據時，隻能傳輸一個字節，大於255的數無法以一字節形式發送，因此可以在Openmv端將該數據拆分成兩個字節，分別發送給Stm32端，同時Stm32端對傳來的數據進行合成，合成並解析為對應的數據。
另一種解決方案：python傳數據的1/2，單片機在乘2即可。
9.參考鏈接
[1]extern外部變量參考鏈接
[2]星瞳科技OpenMV中文參考手冊官方
[3]MicroPython函數庫
10.完整版代碼鏈接
完整版代碼鏈接(點贊收藏免費哦)
到此這篇關於超詳細OpenMV與STM32單片機通信 附完整源碼的文章就介紹到這瞭,更多相關OpenMV與STM32單片機通信內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet！
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