超详细OpenMV与STM32单片机通信

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攻城狮Melo 发布时间：2022-11-4 16:46

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文章简介:	超详细OpenMV与STM32单片机通信

1.前言
最近在做电磁炮，发现题目需要用到颜色跟踪，于是花了一点时间学了一下OpenMV，只学习OpenMV是远远不够的，还需要实现与单片机的通信，本以为很简单，在CSDN上找了一些代码，直接拿来修改粘贴，把代码看明白了，这些只花了几个小时，本以为自己已经弄明白了二者之间的通信，但是在后期把OpenMV端数据传输到单片机的时候却犯了难。我选择使用OLED显示传输的数据，在这里调试了许久，中间遇到了许多之前的学习漏洞，特在此写下博客记录学习经历。

2.硬件连接
我所用到的材料如下: 四针IIC OLED，OpenMV(OV7725)，STM32F103C8T6最小系统板，数据线N条(OpenMV的数据线只能用官方自带的，其他的基本都用不了)，杜邦线若干。

1.OpenMV端：由图知UART_RX—P5 ------ UART_TX—P4

2.STM32端：USART_TX—PA9 -----USART_RX—PA10

3.四针OLED IIC连接:SDA—PA2-----SCL—PA1 由于使用的是模拟IIC而不是硬件IIC，可以根据个人需要修改IO口来控制SDA线和SCL线，只需要简单修改一下代码即可。
4.STM32的TX(RX)接OpenMV的RX(TX),OLED连接到STM32即可。

3.软件代码———OpenMV端

import sensor, image, time,math,pyb
from pyb import UART,LED
import json
import ustruct
sensor.reset()
sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)
sensor.set_framesize(sensor.QVGA)
sensor.skip_frames(time = 2000)
sensor.set_auto_gain(False) # must be turned off for color tracking
sensor.set_auto_whitebal(False) # must be turned off for color tracking
red_threshold_01=(10, 100, 127, 32, -43, 67)
clock = time.clock()
uart = UART(3,115200) #定义串口3变量
uart.init(115200, bits=8, parity=None, stop=1) # init with given parameters
def find_max(blobs): #定义寻找色块面积最大的函数
max_size=0
for blob in blobs:
if blob.pixels() > max_size:
max_blob=blob
max_size = blob.pixels()
return max_blob
def sending_data(cx,cy,cw,ch):
global uart;
#frame=[0x2C,18,cx%0xff,int(cx/0xff),cy%0xff,int(cy/0xff),0x5B];
#data = bytearray(frame)
data = ustruct.pack("<bbhhhhb", #格式为俩个字符俩个短整型(2字节)
0x2C, #帧头1
0x12, #帧头2
int(cx), # up sample by 4 #数据1
int(cy), # up sample by 4 #数据2
int(cw), # up sample by 4 #数据1
int(ch), # up sample by 4 #数据2
0x5B)
uart.write(data); #必须要传入一个字节数组
while(True):
clock.tick()
img = sensor.snapshot()
blobs = img.find_blobs([red_threshold_01])
cx=0;cy=0;
if blobs:
max_b = find_max(blobs)
#如果找到了目标颜色
cx=max_b[5]
cy=max_b[6]
cw=max_b[2]
ch=max_b[3]
img.draw_rectangle(max_b[0:4]) # rect
img.draw_cross(max_b[5], max_b[6]) # cx, cy
FH = bytearray([0x2C,0x12,cx,cy,cw,ch,0x5B])
#sending_data(cx,cy,cw,ch)
uart.write(FH)
print(cx,cy,cw,ch)

复制代码

bytearray([, , ,])组合uart.write()的作用与直接调用sending_data(cx,cy,cw,ch)作用是一样的

4.软件代码———STM32端
工程总共包含如下文件:main.c、iic.c、iic.h、oled.c、oled.h、uart.c、uart.h。由于OLED的代码存在版权问题，需要的可以邮箱私发。

/***** oled.h *****/

#ifndef __USART_H
#define __USART_H
#include "sys.h"
void USART1_Init(void);//串口1初始化并启动
#endif

复制代码

/***** oled.c *****/

#include "uart.h"
#include "oled.h"
#include "stdio.h"
static u8 Cx=0,Cy=0,Cw=0,Ch=0;
void USART1_Init(void)
{
//USART1_TX:PA 9
//USART1_RX:PA10
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //串口端口配置结构体变量
USART_InitTypeDef USART_InitStructure; //串口参数配置结构体变量
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; //串口中断配置结构体变量
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //打开PA端口时钟
//USART1_TX PA9
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //PA9
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //设定IO口的输出速度为50MHz
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化PA9
//USART1_RX PA10
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; //PA10
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化PA10
//USART1 NVIC 配置
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0 ; //抢占优先级0
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2; //子优先级2
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据指定的参数初始化VIC寄存器
//USART 初始化设置
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200; //串口波特率为115200
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //字长为8位数据格式
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //一个停止位
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //无奇偶校验位
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //无硬件数据流控制
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收发模式
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口1
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE); //使能中断
USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能串口1
USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_TC); //清串口1发送标志
}
//USART1 全局中断服务函数
void USART1_IRQHandler(void)
{
u8 com_data;
u8 i;
static u8 RxCounter1=0;
static u16 RxBuffer1[10]={0};
static u8 RxState = 0;
static u8 RxFlag1 = 0;
if( USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)!=RESET) //接收中断
{
USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE); //清除中断标志
com_data = USART_ReceiveData(USART1);
if(RxState==0&&com_data==0x2C) //0x2c帧头
{
RxState=1;
RxBuffer1[RxCounter1++]=com_data;OLED_Refresh();
}
else if(RxState==1&&com_data==0x12) //0x12帧头
{
RxState=2;
RxBuffer1[RxCounter1++]=com_data;
}
else if(RxState==2)
{
RxBuffer1[RxCounter1++]=com_data;
if(RxCounter1>=10||com_data == 0x5B) //RxBuffer1接受满了,接收数据结束
{
RxState=3;
RxFlag1=1;
Cx=RxBuffer1[RxCounter1-5];
Cy=RxBuffer1[RxCounter1-4];
Cw=RxBuffer1[RxCounter1-3];
Ch=RxBuffer1[RxCounter1-2];
}
}
else if(RxState==3) //检测是否接受到结束标志
{
if(RxBuffer1[RxCounter1-1] == 0x5B)
{
USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,DISABLE);//关闭DTSABLE中断
if(RxFlag1)
{
OLED_Refresh();
OLED_ShowNum(0, 0,Cx,3,16,1);
OLED_ShowNum(0,17,Cy,3,16,1);
OLED_ShowNum(0,33,Cw,3,16,1);
OLED_ShowNum(0,49,Ch,3,16,1);
}
RxFlag1 = 0;
RxCounter1 = 0;
RxState = 0;
USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);
}
else //接收错误
{
RxState = 0;
RxCounter1=0;
for(i=0;i<10;i++)
{
RxBuffer1<i>=0x00; //将存放数据数组清零
}
}
}
else //接收异常
{
RxState = 0;
RxCounter1=0;
for(i=0;i<10;i++)
{
RxBuffer1<i>=0x00; //将存放数据数组清零
}
}
}
}</i></i>

复制代码

解释:OpenMV发送数据包给STM32，STM32利用中断接收数据并把数据存放在RxBuffer1这个数组里，并且在中断中利用OLED显示cx，cy，cw，ch四个坐标。在中断中，有如下函数：

else if(RxState==2)
{
RxBuffer1[RxCounter1++]=com_data;
if(RxCounter1>=10||com_data == 0x5B) //RxBuffer1接受满了,接收数据结束
{
RxState=3;
RxFlag1=1;
Cx=RxBuffer1[RxCounter-5];
Cy=RxBuffer1[RxCounter-4];
Cw=RxBuffer1[RxCounter-3];
Ch=RxBuffer1[RxCounter1-2];
}
}

复制代码

RxBuffer1是一个装有接收OpenMV数据的数组，RxCounter1起着一个计数器的作用，当RxBuffer[RxCounter1-1]存放的数据为数据包的帧位时，说明已经接收成功整个数据包，此时RxBuffer[RxCounter1-2]存放ch坐标值，RxBuffer[RxCounter1-3]存放cw坐标值，RxBuffer[RxCounter1-4]存放cy坐标值，RxBuffer[RxCounter1-5]存放cx坐标值，此后在RxState=3过程中将这四个坐标显示出来即可。
特别注意的是：STM32中断每发生一次，只会接收到一字节的数据，因此，进行七次才会接收完一整帧的数据包，这一点需要读者仔细揣摩，结合上文中说的静态变量关键字static，定义了：

u8 com_data;
u8 i;
static u8 RxCounter1=0;
static u8 RxBuffer1[10]={0};
static u8 RxState = 0;
static u8 RxFlag1 = 0;

复制代码

请读者仔细揣摩为什么com_data(端口接收到的数据)、i定义的是动态的(auto)，而RxBuffer1(装接收到数据的静态全局数组)、RxState(状态标志变量)、RxFlag1(接受结束标志变量)定义的确实静态的，这一点并不难理解。

5.利用PC端测试数据数据是否发送接收正常
在进行OpenMV与STM32的通信测试过程中，我使用了USB转TTL模块，将OpenMV(或STM32单片机)与PC端进行通信确保数据发出或者接收正常。

OpenMV&&

C
OpenMV_RX接模块TX
OpenMV_TX接模块RX
OpenMV_GND接模块GND
然后打开OpenMV，在大循环while(True)中使用语句:

DATA=bytearray[(1,2,3,4,5)]
uart.write(DATA)

复制代码

打开PC端串口助手，注意设置一样的波特率、停止位、发送字节数等，查看串口助手是否接受到了数据。

STM32&&

C
STM32_RX接模块TX
STM32_TX接模块RX
STM32_GND接模块GND
注意：不管是STM32与PC还是OpenMV与PC还是STM32与OpenMV通信，都要将二者的GND连接在一起。
在main.c中先调用stdio头文件，大循环中使用如下语句：

while(1)
{
printf("HelloWorld!");
}

复制代码

打开串口助手查看是否接收到了数据。

6.学习补充 (代码看不懂的时候可以来看一下)
补充1:static关键字(静态变量)的使用

static 修饰全局函数和全局变量,只能在本源文件使用。举个例子，比如用以下语句static u8 RxBuffer[10] 定义了一个名为RxBuffer的静态数组，数组元素类型为unsigned char型。在包含Rxbuffer的源文件中，Rxbuffer相当于一个全局变量，任意地方修改RxBuffer的值，RxBuffer都会随之改变。而且包含RxBuffer的函数在多次运行后RxBuffer的值会一直保存(除非重新赋值)。在C语言学**，利用static关键字求阶乘是一个很好的例子：

#include“stdio.h”
long fun(int n);
void main()
{
int i,n;
printf("input the value of n:");
scanf("%d",&n);
for(i=1;i<=n;i++)
{
printf("%d! = %1d\n",i,fun(i));
}
}
>long fun(int n)
{
static long p=1;
p=p*n;
return p;
}

复制代码

效果为依次输出n！(n=1，2，3…n)
这个例子中，第一次p的值为1，第二次p的值变成了p x n=1 x 2=2，这个值会一直保存，如果p没有定义为静态类型，那么在第一次运算过后p的值会重新被赋值为1，这就是auto型(不声明默认为auto型)与static型的最大区别。

总结:static关键字定义的变量是全局变量，在static所包含的函数多次运行时，该变量不会被多次初始化，只会初始化一次。

补充2:extern关键字(外部变量)的使用
程序的编译单位是源程序文件，一个源文件可以包含一个或若干个函数。在函数内定义的变量是局部变量，而在函数之外定义的变量则称为外部变量，外部变量也就是我们所讲的全局变量。它的存储方式为静态存储，其生存周期为整个程序的生存周期。全局变量可以为本文件中的其他函数所共用，它的有效范围为从定义变量的位置开始到本源文件结束。
如果整个工程由多个源文件组成，在一个源文件中想引用另外一个源文件中已经定义的外部变量，同样只需在引用变量的文件中用 extern 关键字加以声明即可。下面就来看一个多文件的示例:

/****max.c****/
#include <stdio.h>
/*外部变量声明*/
extern int g_X ;
extern int g_Y ;
int max()
{
return (g_X > g_Y ? g_X : g_Y);
}
/***main.c****/
#include <stdio.h>
/*定义两个全局变量*/
int g_X=10;
int g_Y=20;
int max();
int main(void)
{
int result;
result = max();
printf("the max value is %d\n",result);
return 0;
}
运行结果为：
the max value is 20

复制代码

对于多个文件的工程，都可以采用上面这种方法来操作。对于模块化的程序文件，可在其文件中预先留好外部变量的接口，也就是只采用 extern 声明变量，而不定义变量，max.c 文件中的 g_X 与 g_Y 就是如此操作的。比如想要在主函数中调用usart.c中的变量x，usart.c中有着这样的定义：static u8 x=0在usart.h中可以这样写：extern u8 x在main.c中包含usart.h头文件，这样在编译的时候就会在main.c中调用x外部变量。

总结：extern关键字是外部变量，静态类型的全局变量，可以在源文件中调用其他文件中的变量，在多文件工程中配合头文件使用。

补充3:MicroPython一些库函数的解释

1.ustruct.pack函数:
import ustruct,在ustruct中

data = ustruct.pack("<bbhhhhb", #格式为俩个字符俩个短整型(2字节)
0x2C, #帧头1
0x12, #帧头2
int(cx), # up sample by 4 #数据1
int(cy), # up sample by 4 #数据2
int(cw), # up sample by 4 #数据1
int(ch), # up sample by 4 #数据2
0x5B)

复制代码

""bbhhhhb"简单来说就是要发送数据的声明，bbhhhhb共七个，代表发送七个数据，对照下面的表，可以知道七个数据按时序发送为unsigner char、unsigned char、short、short、short、short、unsigned char。0x2c为数据帧的帧头，即检测到数据流的开始，但是一个帧头可能会出现偶然性，因此设置两个帧头0x2c与0x12以便在中断中检测是否检测到了帧头以便存放有用数据。0x5b为帧尾，即数据帧结束的标志。

2.bytearray([ , , , ])函数:
用于把十六进制数据以字节形式存放到字节数组中，以便以数据帧的形式发送出去进行通信。

FH = bytearray([0x2C,0x12,cx,cy,cw,ch,0x5B])
uart,write(FH)

复制代码

7.效果展示(可以先来看效果)

从上到下依次为CX,CY,CW,CH

8.博客更新
1.有朋友反馈OpenMv端找不到色块就会报错，解决方案如下：

while(True):
clock.tick()
img = sensor.snapshot()
blobs = img.find_blobs([red_threshold_01])
cx=0;cy=0;
if blobs:
max_b = find_max(blobs)
#如果找到了目标颜色
cx=max_b[5]
cy=max_b[6]
cw=max_b[2]
ch=max_b[3]
img.draw_rectangle(max_b[0:4]) # rect
img.draw_cross(max_b[5], max_b[6]) # cx, cy
FH = bytearray([0x2C,0x12,cx,cy,cw,ch,0x5B])
#sending_data(cx,cy,cw,ch)
uart.write(FH)
print(cx,cy,cw,ch)

复制代码

在以上代码中，将max_b = find_max(blobs) 移到if blobs外即可。

2.有朋友反馈OpenMV发送数据只能发送一个字节，也就是说大于255的数据无法直接通过代码完成，现在提供以下解决方案：在STM32端代码中依次保存大于255数字的高八位和低八位最后在组合在一起即可。

#if 1
int main()
{
#if 0
//字符型数据分成四个字节存放在数组中
float m = 23.25;
unsigned char *a;
a = (unsigned char *)&m;
printf("0x%x \n0x%x \n0x%x \n0x%x \n",a[0],a[1],a[2],a[3]);
#endif
#if 1
//四个字节数据合成存放在数组中
unsigned char a[]={0x00,0x00,0xba,0x41};
float BYTE;
BYTE = *(float *)&a;
printf("%f\n",BYTE);
#endif
}
#endif

复制代码

上述代码实现了将四个字节转换为一个浮点数的功能，同时也实现了将一个浮点数拆分为四个字节功能。在Openmv传数据时，只能传输一个字节，大于255的数无法以一字节形式发送，因此可以在Openmv端将该数据拆分成两个字节，分别发送给Stm32端，同时Stm32端对传来的数据进行合成，合成并解析为对应的数据。
另一种解决方案：python传数据的1/2，单片机在乘2即可。

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