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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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- 注意观察esp32芯片型号，参考资料可在[此次查找](https://docs.espressif.com/projects/esp-dev-kits/en/latest/esp32/esp32-devkitc/user_guide.html#functional-description).
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- 最新的接线图请参考 [这个](https://nicecart-my.sharepoint.com/:p:/g/personal/zheng_liu_nicecart_ai/IQAd1vjTOFRTQJdIf7uh9ybCASTbYUrugCMrXxhclWS-Yn0?e=4C3Z6G)，与嵌入式组沟通。
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- 将电脑USB口与ESP32用线连起来时，理论上ESP32板子将有5V及3.3V 供电。
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- IMU支持串口通信，所以可以通过USB转TTL串口版（货架上有）连电脑直接进行调试。
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- **以下内容供参考，根据实际情况修改**。
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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. 打开终端，查看 ESP32 对应的串口设备：
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```bash
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ls /dev/ttyUSB*
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```
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通常会看到：
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```text
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/dev/ttyUSB0
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```
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4. 也可以使用以下命令确认 CP210x 设备：
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```bash
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lsusb
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dmesg | tail
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```
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5. 记住对应的串口设备，例如 `/dev/ttyUSB0`。
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如果当前用户没有串口访问权限，执行：
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```bash
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sudo usermod -aG dialout $USER
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```
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执行后注销并重新登录 Ubuntu，使权限生效。也可以重新启动电脑。
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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 对应的设备，例如 `/dev/ttyUSB0`。
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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 `/dev/ttyUSB0`。
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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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```bash
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python3 -m pip install pyserial
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```
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如果 Ubuntu 提示当前 Python 环境由系统管理，建议使用虚拟环境：
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```bash
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python3 -m venv .venv
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source .venv/bin/activate
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pip install pyserial
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```
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运行程序：
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```bash
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python3 pc_reader.py /dev/ttyUSB0
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```
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将 `/dev/ttyUSB0` 替换为 ESP32 的实际串口设备。
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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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