186 lines
3.6 KiB
Markdown
186 lines
3.6 KiB
Markdown
# 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
|
||
```
|