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# ESP32 + IMU 采集与夹爪控制
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本项目使用 MicroPython 在 ESP32 上读取 IMU 的 TTL 串口数据,并通过板载 CP2102 USB 串口将数据发送到电脑。
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## 硬件连接概览
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```text
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IMU -> TTL UART -> ESP32 -> CP2102 -> USB -> 电脑
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```
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## 一、准备软件
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1. 安装 [Thonny](https://thonny.org/)。
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2. 使用支持数据传输的 Micro-USB 线连接 ESP32。
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3. 打开 Windows 设备管理器,确认出现类似设备:
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```text
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Silicon Labs CP210x USB to UART Bridge (COM5)
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```
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4. 记住对应的 `COM` 端口,例如 `COM5`。
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## 二、安装 MicroPython 固件
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打开 Thonny,然后执行以下步骤:
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1. 选择 `工具 -> 选项 -> 解释器`。
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2. 解释器选择:
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```text
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MicroPython (ESP32)
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```
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3. 端口选择 ESP32 对应的 `COM` 端口。
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4. 点击“安装或更新 MicroPython”。
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5. 目标端口选择对应的 `COM` 端口。
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6. 芯片选择 `ESP32`。
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7. 建议勾选“擦除闪存”。
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8. 点击安装。
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如果提示无法连接:
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1. 按住 ESP32 上的 `BOOT` 按钮。
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2. 点击安装。
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3. 出现连接或写入进度后松开 `BOOT`。
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安装完成后,Thonny 下方 Shell 中通常会显示:
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```text
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MicroPython ...
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>>>
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```
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## 三、上传 main.py
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ESP32 端程序位于:
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[main.py](./main.py)
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在 Thonny 中:
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1. 选择 `文件 -> 打开`。
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2. 打开仓库中的 `main.py`。
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3. 选择 `文件 -> 另存为`。
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4. 选择保存到“MicroPython设备”。
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5. 将文件名填写为 `main.py`。
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保存后,Thonny 左侧“MicroPython设备”中应能看到:
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```text
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/main.py
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```
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ESP32 启动时会依次自动执行:
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```text
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boot.py
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main.py
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```
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因此,程序必须准确命名为 `main.py`。
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## 四、连接 IMU
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### TTL 串口
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| IMU | ESP32 |
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|---|---|
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| VCC | 按模块要求连接 3.3V 或 5V |
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| GND | GND |
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| TX | GPIO16 |
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| RX | GPIO17 |
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```text
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IMU VCC -> ESP32 3.3V/5V
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IMU GND -> ESP32 GND
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IMU TX -> ESP32 GPIO16
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IMU RX -> ESP32 GPIO17
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```
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> ESP32 GPIO 不能承受 5V。连接前必须确认 IMU 的 TTL 信号电平兼容 3.3V。
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### 四路数字输入
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| 输入 | ESP32 |
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|---|---|
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| DIN1 | GPIO25 |
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| DIN2 | GPIO26 |
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| DIN3 | GPIO27 |
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| DIN4 | GPIO32 |
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| 信号地 | GND |
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数字输入电压不能超过 `3.3V`。
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## 五、重新上电运行
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上传完成后:
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1. 关闭 Thonny,或者点击 Thonny 的“停止/断开”。
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2. 按一下 ESP32 的 `EN/RESET` 按钮。
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3. 也可以拔掉 USB 后重新连接。
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以后每次 ESP32 上电时,都会自动运行 `main.py`:
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```text
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IMU -> TTL -> ESP32 -> CP2102 -> USB -> 电脑
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```
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## 六、电脑接收数据
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电脑端程序位于:
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[pc_reader.py](./pc_reader.py)
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安装 Python 串口依赖:
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```powershell
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pip install pyserial
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```
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运行程序:
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```powershell
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python pc_reader.py COM5
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```
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将 `COM5` 替换为 ESP32 的实际串口号。
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正常输出类似:
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```text
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# 1 200.0Hz DIN=[1, 1, 0, 1] DOUT=[0, 0] ACC=[...] GYRO=[...] ANGLE=[...]
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```
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电脑接收程序使用 `230400` 波特率。
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> 运行 `pc_reader.py` 前必须断开 Thonny,否则串口可能被 Thonny 占用。
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## 七、夹爪控制命令
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运行 `pc_reader.py` 后,可以输入以下命令并按回车:
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| 命令 | 操作 |
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|---|---|
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| `o` | 打开夹爪 |
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| `c` | 闭合夹爪 |
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| `s` | 停止,两路控制输出均释放 |
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ESP32 使用以下管脚控制外部驱动电路:
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| 功能 | ESP32 |
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|---|---|
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| 控制输出1 | GPIO18 |
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| 控制输出2 | GPIO19 |
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ESP32 GPIO 只能输出 `3.3V`,不能直接连接 12V 工业控制信号。必须使用光耦隔离模块、晶体管或其他合适的电平转换和驱动电路。
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## 项目文件
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```text
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.
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|-- README.md
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|-- main.py
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`-- pc_reader.py
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```
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