把代码写到一起综合一下

<think>我们正在整合K210视觉识别模块与STM32F103C8T6的串口通信，实现颜色方块识别和云台控制。根据用户要求，K210使用UART2（TX=24, RX=25），STM32使用USART1（PB3为RX，PB4为TX）。下面将提供完整的代码整合方案。 ### 1. K210端完整代码（MaixPy） ```python import sensor, image, time, lcd from machine import UART # 初始化摄像头 sensor.reset() sensor.set_pixformat(sensor.RGB565) sensor.set_framesize(sensor.QVGA) # 320x240 sensor.set_auto_gain(False) # 关闭自动增益 sensor.set_auto_whitebal(False) # 关闭白平衡 sensor.set_vflip(True) # 根据摄像头安装方向调整 sensor.set_hmirror(True) sensor.skip_frames(time=1000) # 让摄像头稳定 # 初始化LCD（可选） try: lcd.init() except: pass # 配置UART2 (TX=IO24, RX=IO25) uart = UART(UART.UART2, 115200, bits=8, parity=None, stop=1) # 红色方块LAB阈值（需根据实际环境校准） RED_THRESHOLD = (30, 70, 10, 70, 10, 50) def send_data(dx, dy): """发送数据协议: 帧头(0xAA,0xBB) + 数据 + 校验和 + 帧尾(0x0D,0x0A)""" # 将dx, dy转换为两个字节的有符号整数（大端序） data_bytes = bytearray([(dx >> 8) & 0xFF, dx & 0xFF, (dy >> 8) & 0xFF, dy & 0xFF]) # 计算校验和（异或校验） checksum = 0 for b in data_bytes: checksum ^= b # 构建完整数据包 packet = bytearray([0xAA, 0xBB]) + data_bytes + bytearray([checksum, 0x0D, 0x0A]) uart.write(packet) while True: start_time = time.ticks_ms() img = sensor.snapshot() blobs = img.find_blobs([RED_THRESHOLD], pixels_threshold=100, area_threshold=100, merge=True) if blobs: # 找到最大的色块 max_blob = max(blobs, key=lambda b: b.area()) # 在图像上标记 img.draw_rectangle(max_blob.rect(), color=(0,255,0)) img.draw_cross(max_blob.cx(), max_blob.cy(), color=(0,255,0)) # 计算中心坐标偏差（相对于图像中心） dx = max_blob.cx() - img.width()//2 dy = max_blob.cy() - img.height()//2 send_data(dx, dy) else: send_data(0, 0) # 未检测到目标 # 显示帧率（可选） fps = 1000 / (time.ticks_ms() - start_time) img.draw_string(10,10, "FPS:%.1f" % fps, color=(255,0,0)) try: lcd.display(img) except: pass time.sleep_ms(10) # 控制循环频率 ``` ### 2. STM32端完整代码（基于HAL库） #### 2.1 串口配置（USART1，PB3-RX，PB4-TX） 使用STM32CubeMX配置： 1. 禁用JTAG（在SYS->Debug选择Serial Wire） 2. 配置USART1： - Mode: Asynchronous - Baud Rate: 115200 - Word Length: 8 bits - Parity: None - Stop Bits: 1 - 启用串口全局中断 3. 配置PB3为USART1_RX（复用推挽上拉），PB4为USART1_TX（复用推挽上拉） 4. 配置TIM3的CH3（PB0）和CH4（PB1）为PWM输出（周期20ms，即50Hz） #### 2.2 串口接收处理（带校验） ```c // 在main.c中添加以下代码 #define PACKET_SIZE 9 // 帧头2+数据4+校验和1+帧尾2 uint8_t rx_buf[PACKET_SIZE]; uint8_t rx_index = 0; int16_t target_x = 0, target_y = 0; void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) { if(huart->Instance == USART1) { uint8_t data = (uint8_t)(huart->Instance->DR & 0xFF); static uint8_t state = 0; // 状态机解析 switch(state) { case 0: // 等待帧头1 if(data == 0xAA) { rx_index = 0; rx_buf[rx_index++] = data; state = 1; } break; case 1: // 等待帧头2 if(data == 0xBB) { rx_buf[rx_index++] = data; state = 2; } else { state = 0; } break; case 2: // 接收数据 rx_buf[rx_index++] = data; if(rx_index >= PACKET_SIZE - 2) { // 收到完整数据包（不含帧尾） // 检查帧尾 if(rx_buf[PACKET_SIZE-2] == 0x0D && rx_buf[PACKET_SIZE-1] == 0x0A) { // 校验和验证 uint8_t checksum = 0; for(int i=2; i<=5; i++) checksum ^= rx_buf[i]; if(checksum == rx_buf[6]) { // 解析坐标 target_x = (rx_buf[2] << 8) | rx_buf[3]; target_y = (rx_buf[4] << 8) | rx_buf[5]; // 更新云台（PID控制可在此实现） update_servos(target_x, target_y); } } state = 0; } break; default: state = 0; } HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &data, 1); // 重新开启接收中断 } } // 在main函数中启动串口接收中断 int main(void) { // ... 初始化代码 uint8_t data; HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &data, 1); while(1) { // 主循环 } } ``` #### 2.3 云台PWM控制函数 ```c // 舵机脉冲宽度限制（单位：微秒对应的计数值） #define SERVO_MIN 1000 // 0.5ms (实际舵机可能不同) #define SERVO_MID 1500 // 1.5ms #define SERVO_MAX 2000 // 2.0ms void update_servos(int16_t dx, int16_t dy) { // 水平舵机（TIM3 CH3 -> PB0） int32_t pulse_h = SERVO_MID + dx * 0.5; // 比例系数根据实际调整 pulse_h = (pulse_h < SERVO_MIN) ? SERVO_MIN : (pulse_h > SERVO_MAX) ? SERVO_MAX : pulse_h; __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_3, pulse_h); // 垂直舵机（TIM3 CH4 -> PB1） int32_t pulse_v = SERVO_MID - dy * 0.5; // 注意方向，根据实际调整 pulse_v = (pulse_v < SERVO_MIN) ? SERVO_MIN : (pulse_v > SERVO_MAX) ? SERVO_MAX : pulse_v; __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_4, pulse_v); } ``` ### 3. 调试建议 1. **颜色阈值校准**：使用K210 IDE的阈值编辑器，将红色方块放在不同光照条件下调整LAB阈值[^2]。 2. **通信测试**：先用串口调试助手验证K210发送的数据格式是否正确。 3. **舵机校准**： - 确保舵机中位（1500μs）对应云台中心位置 - 机械限位避免舵机堵转 4. **抗干扰处理**： - 在K210端添加形态学滤波（如`erode`）减少噪声干扰 - STM32端添加超时复位机制（超过100ms无数据将状态机复位） ### 4. 注意事项 1. K210与STM32必须共地连接 2. 舵机电源需独立供电（避免电流倒灌影响MCU） 3. 首次测试时去掉云台负载，防止意外转动造成损坏 > 完整工程代码参考： > K210示例：https://gitee.com/AD123zsg/electronic-game-code/tree/master/K210 > STM32示例：https://pan.baidu.com/s/1XE36snBNJPciFRB0k57X0g?pwd=8cnl [^1] §§相关问题§§ 1. 如何校准K210的颜色识别阈值？ 2. 二维云台舵机的PID控制如何实现？ 3. 串口通信中如何添加数据校验？</think>### K210与STM32F103C8T6完整通信整合方案 #### 1. 系统架构 ```mermaid graph TD A[K210视觉模块] -->|TX-24→PB3| B[STM32F103C8T6] B -->|PB4→RX-25| A B -->|TIM3_CH3/PB0| C[水平舵机] B -->|TIM3_CH4/PB1| D[垂直舵机] ``` #### 2. K210端完整代码 (MaixPy) ```python import sensor, image, time from machine import UART, Timer # 摄像头初始化 sensor.reset() sensor.set_pixformat(sensor.RGB565) sensor.set_framesize(sensor.QVGA) # 320x240 sensor.set_auto_gain(False) sensor.set_auto_whitebal(False) sensor.skip_frames(30) # UART2配置 (TX=24, RX=25) uart = UART(UART.UART2, 115200, bits=8, parity=None, stop=1) # 红色方块LAB阈值 (需根据实际环境校准) RED_THRESHOLD = (30, 70, 10, 70, 10, 50) def send_data(dx, dy): """发送数据协议: 帧头(0xAA,0xBB) + 数据 + 校验和 + 帧尾(0x0D,0x0A)""" # 打包数据 (有符号16位整数) dx_bytes = dx.to_bytes(2, 'big', signed=True) dy_bytes = dy.to_bytes(2, 'big', signed=True) # 计算校验和 (异或校验) checksum = 0 for b in dx_bytes: checksum ^= b for b in dy_bytes: checksum ^= b # 构建完整数据包 packet = bytearray([0xAA, 0xBB]) + dx_bytes + dy_bytes packet.append(checksum) packet.extend([0x0D, 0x0A]) uart.write(packet) # 主循环 while True: img = sensor.snapshot() blobs = img.find_blobs([RED_THRESHOLD], pixels_threshold=100, area_threshold=100, merge=True) if blobs: # 找到最大色块 max_blob = max(blobs, key=lambda b: b.area()) img.draw_rectangle(max_blob.rect(), color=(0,255,0)) # 计算中心坐标偏差 (范围: -160~160) dx = max_blob.cx() - img.width()//2 dy = max_blob.cy() - img.height()//2 send_data(dx, dy) else: # 未检测到目标时发送特定值 send_data(0x7FFF, 0x7FFF) time.sleep_ms(20) # 50Hz更新率 ``` #### 3. STM32端完整代码 (HAL库) ```c /* 在main.c中添加以下代码 */ // 1. 串口配置 (USART1 PB3-RX, PB4-TX) void MX_USART1_UART_Init(void) { huart1.Instance = USART1; huart1.Init.BaudRate = 115200; huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B; huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1; huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE; huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX; huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE; if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK) { Error_Handler(); } // 启用接收中断 HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &rx_data, 1); } // 2. 引脚重映射配置 (禁用JTAG) void SystemClock_Config(void) { // ... 其他时钟配置 __HAL_RCC_AFIO_CLK_ENABLE(); __HAL_AFIO_REMAP_SWJ_DISABLE(); // 完全禁用JTAG __HAL_AFIO_REMAP_USART1_ENABLE(); // 启用USART1重映射 } // 3. 全局变量定义 #define PACKET_SIZE 9 // 帧头2+数据4+校验1+帧尾2 uint8_t rx_buf[PACKET_SIZE]; uint8_t rx_index = 0; int16_t target_x = 0, target_y = 0; // 4. 串口中断处理 void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) { if (huart->Instance == USART1) { static uint8_t state = 0; uint8_t data = rx_data; // 接收到的字节 switch(state) { case 0: // 等待帧头1 if(data == 0xAA) { rx_index = 0; rx_buf[rx_index++] = data; state = 1; } break; case 1: // 等待帧头2 if(data == 0xBB) { rx_buf[rx_index++] = data; state = 2; } else { state = 0; } break; case 2: // 接收数据 rx_buf[rx_index++] = data; if(rx_index >= PACKET_SIZE) { // 验证帧尾 if(rx_buf[PACKET_SIZE-2] == 0x0D && rx_buf[PACKET_SIZE-1] == 0x0A) { // 计算校验和 uint8_t checksum = 0; for(int i=2; i<=5; i++) checksum ^= rx_buf[i]; // 校验通过则解析数据 if(checksum == rx_buf[6]) { target_x = (rx_buf[2] << 8) | rx_buf[3]; target_y = (rx_buf[4] << 8) | rx_buf[5]; update_servos(target_x, target_y); } } state = 0; } break; } // 重新启用接收中断 HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &rx_data, 1); } } // 5. 舵机控制函数 void update_servos(int16_t dx, int16_t dy) { // 水平舵机 (PB0/TIM3_CH3) int32_t pulse_h = 1500 + (dx * 0.5); // 比例系数需校准 pulse_h = (pulse_h < 1000) ? 1000 : (pulse_h > 2000) ? 2000 : pulse_h; TIM3->CCR3 = pulse_h; // 垂直舵机 (PB1/TIM3_CH4) int32_t pulse_v = 1500 - (dy * 0.5); // 注意Y轴方向 pulse_v = (pulse_v < 1000) ? 1000 : (pulse_v > 2000) ? 2000 : pulse_v; TIM3->CCR4 = pulse_v; } ``` #### 4. STM32CubeMX配置步骤 1. **USART1配置**： - Mode: Asynchronous - Baud Rate: 115200 - Word Length: 8 Bits - Parity: None - 启用中断 2. **引脚重映射**： - PB3: USART1_RX (Remap) - PB4: USART1_TX (Remap) - PB0: TIM3_CH3 - PB1: TIM3_CH4 3. **TIM3配置**： - Prescaler: 72-1 (1MHz时钟) - Counter Period: 20000-1 (20ms周期) - PWM Mode: PWM Mode 1 - CH3/CH4: Enable #### 5. 调试技巧 1. **颜色校准**： ```python # K210阈值编辑器 import sensor sensor.set_windowing((240, 240)) sensor.run(1) while True: img = sensor.snapshot() # 按方向键调整阈值 ``` 2. **通信测试**： - K210端添加调试输出：`print("Sending:", dx, dy)` - STM32端用LED指示数据接收： ```c HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_13); // 每次收到数据翻转LED ``` 3. **运动平滑处理**： ```c // 添加低通滤波 static float filtered_x = 1500, filtered_y = 1500; filtered_x = filtered_x * 0.8 + pulse_h * 0.2; filtered_y = filtered_y * 0.8 + pulse_v * 0.2; TIM3->CCR3 = (uint16_t)filtered_x; TIM3->CCR4 = (uint16_t)filtered_y; ``` > **重要提示**： > 1. 首次测试时断开舵机连接，用万用表验证PWM信号 > 2. STM32烧录前禁用JTAG：`__HAL_AFIO_REMAP_SWJ_DISABLE();` > 3. 完整工程参考：[STM32与K210通信示例](https://gitee.com/AD123zsg/electronic-game-code) [^3]