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