#第九届立创电赛#基于esp32和xbox手柄的气垫小船 - 立创电子设计大赛

主页 >

lidapiao

赛事

第九届立创电子设计开源大赛

版本协议

GPL 3.0

视频

描述

<div class="document"> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">* 1、项目功能介绍</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 采用ESP32作为主控，xbox one s手柄作为信号发射端。esp32接收信号控制电调驱动风扇和舵机完成气垫船充气、前进转向。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*2、项目属性</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 该项目是本人于24年78月份自创（调用了大佬的库，参考了3d模型），只参加过24年esp32征集令，经询问允许参加此次电赛。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">* 3、开源协议</h3> 该项目调用了GitHub大佬的xbox库，我会放在附件区，大家感兴趣可以关注下大佬，3d文件是在开源的基础上进行修改的。自己的库正在写，写完后会更换为我自己的库和3d文件。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*4、硬件部分</h3> 在thingiverse看到这个模型后，自己对一部分地方进行修改以适配eps32电调电机等的安装。并通过3d打印技术打印出来。完美装配 <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/HVk3nOB3xjc51iFLqFito8nu3dU58WwW48Q0EF6R.png"> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/U8e31ADY7PMxypgjJyDrzvfRTn4XPID9trZkt415.jpeg"> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/RPc2fKM9MKcevXCKKVjCXQLv30VNjEoeBh2y0EeS.png"> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/GoqGYEJ9NsCA3XcRtnY7uvgEJae8mYhfaRwpn16E.jpeg"> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">经过很多次装配才大概搞出气垫的部分。</h3> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/mtPoMratZ7zB4AQ2RVM2or0JTEUy35IZGnlstGLZ.jpeg"></h3> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/HTGuK5g20GrqbMq01uJIR1ZUZaqaCJPvkBWntA8a.jpeg"></h3> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"> </h3> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*5、软件部分</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> <img src="//image.lceda.cn/oshwhub/e9aec74ec71a41df9149311de5a8bf58.png"> 1.入门 2024年8月27日 23:26 先用platform建立下图工程 <img style="max-width: 100%;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/6b95090d4ae94149a172ca26ea011f32.png"><img style="max-width: 100%;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/78a537a295a946ffb09cdfed731ddf5f.png"> 测试代码 void setup() { // put your setup code here, to run once: //初始化串口 Serial.begin(115200); } void loop() { // put your main code here, to run repeatedly: Serial.println("My First PIO Project!"); delay(1000); } 编译下载 <img style="max-width: 100%;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/f268b64fdf3e4c51b520932bf0d2f9da.png"> 存在的问题 Platform 默认波特率是9600，需要在配置文件加 monitor_speed = 115200即可正常显示 <img style="max-width: 100%;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/899f11e07d154a0a82a6c33106403530.png"> 2.引脚电平读写 2024年8月27日 23:53 直接读取引脚电平 #include void setup() { // put your setup code here, to run once: //初始化串口 Serial.begin(115200); pinMode(2,OUTPUT);//初始化io pinMode(4,INPUT);//初始化io } void loop() { // put your main code here, to run repeatedly: // Serial.println("My First PIO Project!"); // delay(1000); digitalWrite(2,digitalRead(4));//设置2引脚的电平为读取到4脚输入电平 } <img style="max-width: 100%;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/8778290b08354a4cb8889d53ec522279.png"> 不同于STM32的简单复用，ESP32的多路复用器，使设计人员可以灵活地更改芯片内部的 GPIO 引脚连接并将其路由到任何信号，这样硬件设计上，布线也方便的多。 <img style="max-width: 100%;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/68147854856a4c1cab44d23f0aae4462.png"> #include void bt_callBack(void); void setup() { // put your setup code here, to run once: //初始化串口 Serial.begin(115200); pinMode(2,OUTPUT);//初始化io pinMode(4,INPUT);//初始化io attachInterrupt(4,bt_callBack,CHANGE); } void loop() { // put your main code here, to run repeatedly: // Serial.println("My First PIO Project!"); // delay(1000); // digitalWrite(2,digitalRead(4));//设置2引脚的电平为读取到4脚输入电平 } void bt_callBack(void)//中断回调函数 { digitalWrite(2,digitalRead(4)); } 通过中断控制 3.串口通信 2024年8月28日 0:34 ESP32 芯片有3 个 UART 接口，UART0，UART1，UART2，支持异步通信和 IrDA，通信速度最高可达 5Mbps，3 个接口可以被 DMA 或 CPU 直接访问，3 个串口带发送接收 FIFO，共享 1024*8bit 的 RAM，通过串口，我们可以非常方便的跟其它外设进行通信或者打印数据。 <img style="max-width: 100%;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/a6632098bbc144878f5cf65cd47913f5.png"> UART1的默认引脚为GPIO9,、GPIO10，这两个接口一般用于连接外部Flash，程序中默认使用这两个引脚的，所以我们在用的时候一定记得改到别的IO口 Serial1.begin(115200,SERIAL_8N1,26,27); Serial1可以转到定义查看为串口2，就把RX改到了26，TX改到了27，第一个参数为波特率设置，如果输入0就会自动监测波特率，第二个为串口配置参数，SERIAL_8N1为8位数据位，无校验位，1位停止位的意思 <img style="max-width: 100%;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/d0a04bac6e3c45ea8b310d1cd46271de.png"> 串口常用函数，在HardwareSerial中可以看到 void begin(unsigned long baud, uint32_t config=SERIAL_8N1, int8_t rxPin=-1, int8_t txPin=-1, bool invert=false, unsigned long timeout_ms = 20000UL); //串口初始化 void end();//失能串口 void updateBaudRate(unsigned long baud);//重新设置波特率 int available(void);//返回串口接收缓冲区中的数据 int read(void);//返回串口接收缓冲区的一个字节的数据，之后将缓冲区中的本字节删除 void flush(void);//等待串口收发数据完毕 size_t write(uint8_t);//写数据到TX缓冲区 size_t setRxBufferSize(size_t);//设置接收缓冲区的大小 各种格式化打印 Serial.println(data) //从串行端口输出数据，跟随一个回车（ASCII 13, 或 'r'）和一个换行符（ASCII 10, 或 'n'）。这个函数所取得的值与 Serial.print()一样。 Serial.println(b) //以十进制形式输出b的ASCII编码值，并同时跟随一个回车和换行符。 Serial.println(b, DEC)// 以十进制形式输出b的ASCII编码值，并同时跟随一个回车和换行符。 Serial.println(b, HEX) //以十六进数据形式输出b的ASCII编码值，并同时跟随一个回车和换行符。 Serial.println(b, OCT)//以八进数据形式输出b的ASCII编码值，并同时跟随一个回车和换行符。 Serial.println(b, BIN)//以二进数据形式输出b的ASCII编码值，并同时跟随一个回车和换行符。 Serial.print(b, BYTE)//以单个字节输出b，并同时跟随一个回车和换行符。 Serial.println(str)//如果 str是一个字符串或数组，输出整个 str的 ASCII编码字符串。 Serial.println()//仅输出一个回车和换行符 使用ch340分别rx连接27脚，tx连接26脚 #include int recData = 0; void bt_callBack(void); void setup() { // put your setup code here, to run once: //初始化串口 Serial.begin(115200); Serial1.begin(115200,SERIAL_8N1,26,27); pinMode(2,OUTPUT);//初始化io pinMode(4,INPUT);//初始化io // attachInterrupt(4,bt_callBack,CHANGE);//初始化中断 } void loop() { // put your main code here, to run repeatedly: // Serial.println("My First PIO Project!"); // delay(1000); // digitalWrite(2,digitalRead(4));//设置2引脚的电平为读取到4脚输入电平 if(Serial1.available()>0){ recData = Serial1.read(); Serial1.print("received: "); Serial1.println(recData,HEX); } } void bt_callBack(void)//中断回调函数 { digitalWrite(2,digitalRead(4)); } 再通过串口助手进行收发验证 <img style="max-width: 100%;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/860ff3004f2745768c5933a23042c9ba.png"> 5.PWM 2024年8月28日 22:12 ESP32 不同于普通的PWM，它这里叫LED PWM，主要用于控制LED的亮度与颜色，当然，也可以用于其它用途，一共有16路通道，8路高速8低速，这16路通道可以分配给任意一个IO（某些只有输入功能的除外）。 <img style="max-width: 100%;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/4c237d2c06164663a0748cf9f8f3b922.png"> 16个通道，根据速度分，分为两组，每组有4个定时器对应8个通道，两个通道共享一个定时器，所以，最多能输出8个不同频率的PWM。 分配通道到GPIO引脚 确定好要使用的PWM通道PWM_Ch，绑定到GPIO_Pin。 ledcAttachPin(GPIO_Pin, PWM_Ch); 频率，分辨率设置 配置选择通道的PWM频率，分辨率可以设置1位到16位，比如我们设置成8位，占空比范围就是0-255，设置成10位，就是0-1023这样，函数也很简单。 /* * PWM_Ch PWM通道 0-15 * PWM_Freq PWM频率 * PWM_Res PWM分辨率 1-16 * */ ledcSetup(PWM_Ch, PWM_Freq, PWM_Res);; 设置占空比 直接写入对应占空比即可在对应IO上输出PWM。 ledcWrite(PWM_Ch, DutyCycle); ESP-NOW 2024年8月29日 0:24 ESP-NOW 是由 Espressif 开发的一种协议，它使多个设备能够在不使用 Wi-Fi 的情况下相互通信。该协议类似于无线鼠标中用的2.4GHz无线连接。因此，设备之间的配对需要在它们通信之前进行。配对完成后，连接是安全且点对点的，无需握手，也就是他不像TCP/IP等是长连接的，换句话说，它是无连接的，如果其中一个板子突然断电，重新启动后，会自动匹配它的连接设备继续通信。不同于传统的OSI模型，ESP-NOW去掉了其中一些层，只保留最基本的传输层，减少了网络拥堵造成的丢包延迟，实现快速响应。简单来说，ESP-NOW 是一种快速通信协议，可用于在 ESP32 板之间交换短消息（单次最多 250 字节）。 ESP-NOW的优势 <ul> <li>快速响应：开机后，设备无需任何无线连接即可直接传输数据和控制其他配对设备，响应速度以毫秒为单位；</li> <li>远距离通信：ESP-NOW 支持远距离通信，板载天线户外空旷距离能达到200米+；</li> <li>多跳控制：ESP-NOW可以实现设备的多跳控制，可通过单播、广播和群控方式控制数百台设备；</li> <li>新配网方式：提供了除 Wi-Fi 和蓝牙之外的新方式，通过蓝牙为第一台设备配置网络，其他设备不需要配置SSID/密码等信息，第一台连接到网络的设备可以直接将这些信息发送给其他设备；</li> <li>升级：可用于固件升级或者大量数据升级的场景；</li> <li>调试：在一些高温高压等不太方便的场合，可以接收多个设备的数据，快速诊断设备故障。</li> <li>低成本：可与WiFi，蓝牙等共存；</li> <li>安全：ESP-NOW 采用 CCMP 方法保护供应商特定动作帧的安全，具体可参考 IEEE Std. 802.11-2012。</li> </ul> ESP-NOW通信 单向通信 一个从机向一个主机发送数据 这种情况适用于一个设备向另一个设备单向发送数据，比如一个从机采集传感器数据或将开关量发送到主机。 <img style="max-width: 100%;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/1ed8c198cb8e4f669ee49657e4f99f3e.png" alt="图片"> 一个主机向多个从机发送数据 <img style="max-width: 100%;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/931773c6ec76401ca05f4c3361db41af.png" alt="图片"> 一个从机从多个主机接收数据 <img style="max-width: 100%;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/42b6d28a64d1486eb5ac9d44c8eda7c7.png" alt="图片"> 双向通信 主机与从机互相通信 <img style="max-width: 100%;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/1ed8c198cb8e4f669ee49657e4f99f3e.png" alt="图片"> 多个设备之间互相通信 <img style="max-width: 100%;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/914f65da07a249cd838c8e03022b5568.png" alt="图片"> ESP-NOW非常适合组建一个小型网络，可以让多个ESP32之间交换数据 获取板子的MAC地址 ESP-NOW是通过MAC地址做为不同设备的唯一识别的，就像不同设备的ID码一样，当然我们可以通过扫描配对的方式去自动配对，这里为了方便展示程序原理，我们就先采用最基本的方式，先通过下面的代码获取主机设备的MAC地址。 #include "WiFi.h" void setup(){ Serial.begin(115200); WiFi.mode(WIFI_MODE_STA); Serial.println(WiFi.macAddress()); } void loop(){ } 如果没有wifi这个头文件，则需要手动在platform中安装 <img style="max-width: 100%;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/b7b069c01ba949e49b328ef0acb0c7c9.png"> 获取到主机的MAC地址后，并记录。 初始化ESP-NOW 初始化ESP-NOW，在这个函数调用之前必须初始化WiFi。 esp_now_init(); 添加配对设备 调用此函数配对设备，将MAC地址，通道，加密信息等进行配置。 esp_now_add_peer(); 发送数据 向配对设备发送数据 esp_now_send(); 发送数据回调函数 注册一个发送数据时调用的函数，此函数会返回是否发送成功的消息。 esp_now_register_send_cb(); 接收数据回调函数 注册一个接收到数据时调用的函数。 esp_now_register_rcv_cb(); #include #define PWM1_Ch 0 //PWM通道 0-15 #define LED_GPIO 32 //pwm输出io口 #define PWM1_Res 10 //PWM分辨率 1-16 #define PWM1_Freq 50 //PWM频率 int PWM1_DutyCycle = 0; void setup() { Serial.begin(115200); ledcAttachPin(LED_GPIO, PWM1_Ch); //定义io口的pwm通道 ledcSetup(PWM1_Ch, PWM1_Freq, PWM1_Res); //定义pwm输出的相关参数 } void loop() { //实现es08舵机0-180度来回转动 while(PWM1_DutyCycle < 127) //设定pwm变换条件，我这里基于es08II舵机，10分辨率满计数1024 { //舵机 0.5ms-2.5ms 就是在20ms所占比。 0.5ms占20ms的比例乘上1024即0度舵机占空比 ledcWrite(PWM1_Ch, PWM1_DutyCycle++); delay(10); } while(PWM1_DutyCycle > 25) { ledcWrite(PWM1_Ch, PWM1_DutyCycle--); delay(10); } } <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*6、BOM清单</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 主页自动生成。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*7、大赛LOGO验证</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/lzBn8jm3Wj5d2benNFx4iMi1pMTKblJWXkBlIYFP.png"> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">* 8、演示您的项目并录制成视频上传</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 见附件 <a href="/posts/de460543d4cf4dacb5f0326612455578" target="_blank">前往查看更多详情＞</a> </div>