本项目包含对ESP32C3芯片UART串口驱动的简单封装，及其在此基础上实现的三个传感器的驱动代码。
├── components
│ ├── ability_framework #能力框架(ability_context为传感器版本)
│ ├── myrpc #rpc框架
│ ├── sensors #传感器驱动代码.包含UART配置和相关命令读写
│ ├── udp_broadcast #UDP广播
│ └── wifi_config #wifi配置
├── doc
│ ├── 上位机
│ ├── 串口工具
│ └── 技术手册
├── img
├── main #ESP侧代码
│ ├── DS18B20 #温度传感器
│ ├── FPM_383D #指纹传感器
│ ├── LD2410B #雷达传感器
│ ├── CMakeLists.txt #项目配置文件
│ └── wifi_info.hpp #wifi配置文件
└── main_client #Linux测测试客户端代码- 代码整体是一个ESP32C3的ESP-IDF项目,其中main文件夹下包含四个子文件夹是三个传感器/一个风扇设备的Demo,每个Demo都是一个独立的ESP-IDF项目,可以单独编译和烧录.要切换烧录何种项目, 请在main/CMakeLists.txt中修改
set(program LD2410B)为对应的子文件夹名, 例如要运行指纹传感器就改为set(program FPM_383D) - 在使用代码前, 请确保使用递归克隆将myrpc和nanopb仓库克隆完毕.
- 在使用代码前, 需要使用nanopb生成pb文件.可以切换到main_client目录下, 运行
make命令, 并将生成的sensor.pb.cpp和sensor.pb.hpp复制到main目录下.或者在main文件夹下使用如下命令../components/myrpc/nanopb/generator/protoc --nanopb_out=. -I../main_client sensor.proto - 在编译之前, 请先在wifi_info.hpp中填好对应的WIFI信息
- 然后, 可以尝试编译.如果是使用命令行环境而非VSCode插件, 请先运行
idf.py menuconfig以生成对应的配置文件, 然后再运行idf.py build编译. - 如果要使用main_client中的测试代码, 需要用其他工具(如curl)发送对应的http请求拉起能力.例如:
curl.exe --location --request POST 'http://192.168.111.137:8080/api/AbilityRequest?port=1&abilityName=DS18B20-Temperature&cmd=start&connectIP=127.0.0.1&connectPort=12345'
1.硬件连线
FMP-383D的接口如下：
用户手册中说要给Rx加上拉电阻,这个功能应该可以通过GPIO配置实现(设置其中的poll_up相关宏),但是不清楚是否会和UART配置冲突,其他Demo也没有提到相关问题, 实测使用暂时未观察到问题,可以考虑忽略.
如果希望把ESP32C3当作转接口, 运行电脑上的上位机,按照如下方式连线:
| 厂家线6pin颜色 | 传感器 | ESP32C3 |
|---|---|---|
| 白 | V_TOUCH | 3V3 |
| 蓝 | TOUCH_OUT | 任意 |
| 绿 | VCC | 3V3 |
| 黄 | TX | TX |
| 黑 | RX | RX |
| 红 | GND | GND |
此时ESP32C3完全不起任何作用,不需要烧录程序,烧录了程序也不起作用.虽然电源灯正常亮起,但是ESP32C3本身的USB串口会被占用,用于在电脑和传感器之间进行通讯.
如果希望运行烧录在ESP32C3上的程序,按照如下方式连接
| 厂家线6pin颜色 | 传感器 | ESP32C3 |
|---|---|---|
| 白 | V_TOUCH | 3V3 |
| 蓝 | TOUCH_OUT | 任意 |
| 绿 | VCC | 3V3 |
| 黄 | TX | GPIO_RXD (默认为5) |
| 黑 | RX | GPIO_TXD (默认为4) |
| 红 | GND | GND |
此时一定要调用serial.h中的serial_init配置串口连接,FPM383D的默认波特率为57600(参考示例代码)
- 项目配置
将项目克隆到本地. 项目将三个传感器的Demo都放在了main目录下，切换要烧录的Demo为FPM_383D.在main/CMakeLists.txt中:
set(program FPM_383D) #修改program的值为FPM_383D
file(GLOB_RECURSE SRCS
${program}/*.cpp
${program}/*.c
)
idf_component_register(SRCS ${SRCS}
INCLUDE_DIRS "."
REQUIRES sensors)
- 烧录程序并运行
按照ESP项目的正常流程配置开发板,进行编译和烧录,即可运行程序. 示例程序是不断进行指纹检测, 超时和识别错误提示没有识别到指纹, 匹配失败提示Match Failed, 其他情况打印匹配到的指纹ID和匹配分数(0-9999) 如果一开始没有任何指纹,请通过上位机事先录入指纹,并且可以在上位机中将灯光模式设置为默认模式,这样匹配到了闪烁绿光,没有匹配到闪烁红光.正常状态下是青色呼吸灯
-
上位机使用指南
首先,请检查是否按照1.中的"上位机模式"连接了硬件 然后,打开上位机程序(仅提供exe),选择COM号,波特率默认57600,连接硬件. 如果Adaptor已经连接,Sensor显示未连接,请检查接线和波特率是否有问题. 之后建议在右侧找到Policy,把Auto LEDControl打开.
-
通信协议及进一步开发
383C的用户手册,经检验,和383D是一样的.可以参考用户手册获取全部通信协议相关内容. 这里建议下载我的串口工具,我已经在串口工具的"多字符串"一栏中保存了一些常用指令,可以用于调试,放在doc文件夹内. 串口工具中的常用指令(包括全部三个模块):
注意温度传感器的指指令是ASCII码(ASC),前两个都是二进制(HEX)
官网查看FPM383C的相关资料,其中有两套通讯协议:"FPM383C用户手册V1.2"(我提供的链接)和"FPM383C模组通信协议_V1.2". 经过串口通讯检验都可以使用,真的不知道是什么关系,建议还是用第一套协议,比较简洁易用,也是本代码中的指令
我这里也没有提供"通信协议"的任何链接和文件,怕混淆,可以去官网查看以下.
串口工具里的默认HEX指令遵循"用户手册"的协议,用来控制LED灯的.默认ASCII指令(需要复制后手动用HEX发送)是遵循"通讯协议"的协议,用来尝试匹配指纹的.
通信协议的帧头分别是:
F1 1F E2 2E B6 6B A8 8A用户手册中的通信协议
EF 01通信协议中的通信协议
-
关于没有使用的引脚
TOUCH_OUT的电平定义是:
- 常规模式下-恒为1
- 浅度休眠模式下-恒为0,可以通过触摸传感器唤醒,唤醒时从0跳变到1
- 深度休眠模式下-未说明 可以将TOUCH_OUT连接到GPIO上并设置中断,以此实现按下手指时自动触发感应.
- 硬件连线
传感器引脚如图所示:
如果希望把ESP32C3当作转接口, 运行电脑上的上位机,按照如下方式连线:
| 厂家线5pin颜色 | 传感器 | ESP32C3 |
|---|---|---|
| 蓝 | OUT | 任意 |
| 绿 | Tx | TX |
| 黄 | RX | RX |
| 黑 | GND | GND |
| 红 | VCC | 5V |
此时ESP32C3完全不起任何作用,不需要烧录程序,烧录了程序也不起作用.虽然电源灯正常亮起,但是ESP32C3本身的USB串口会被占用,用于在电脑和传感器之间进行通讯.
如果希望运行烧录在ESP32C3上的程序,按照如下方式连接
| 厂家线5pin颜色 | 传感器 | ESP32C3 |
|---|---|---|
| 蓝 | OUT | 任意 |
| 绿 | Tx | GPIO_RXD (默认为5) |
| 黄 | RX | GPIO_TXD (默认为4) |
| 黑 | GND | GND |
| 红 | VCC | 5V |
此时一定要调用serial.h中的serial_init配置串口连接,LD2410B默认波特率为256000(参考示例代码)
这里虽然标明连接5V,但实测连接3V3也可以驱动.可以使用官方提供的APP上位机看看有没有蓝牙信号,有信号就是正常上电了(除非手动关闭过蓝牙)
- 项目配置
将项目克隆到本地. 项目将三个传感器的Demo都放在了main目录下，切换要烧录的Demo为LD2410B.在main/CMakeLists.txt中:
set(program LD2410B) #修改program的值为LD2410B
file(GLOB_RECURSE SRCS
${program}/*.cpp
${program}/*.c
)
idf_component_register(SRCS ${SRCS}
INCLUDE_DIRS "."
REQUIRES sensors)
- 烧录程序并运行
按照ESP项目的正常流程配置开发板,进行编译和烧录,即可运行程序. 示例程序是不断进行运动物体的位置获取,约一秒打印一次.将手紧贴雷达,应该观察到输出0,将手移远,可以看到数值不断增大. 这里我不确定UART在高速擦除/重写缓冲区的时候会不会出现粘包,,所以还是做了帧头检验,目前来看好像擦缓冲区的时候会阻塞写入所以不会导致粘包.
-
通信协议及进一步开发
通信协议和说明书的下载链接 上位器的下载链接 最好先使用上位机模式,确认连接无误后再用开发板尝试开发. 注意传感器会以极快的速度发送报文(大约0.1秒一帧),因此建议每次接受前先清空缓冲区,再接收长度为两帧的报文,从中读出帧头,获得完整的一帧报文.
- 硬件连线
如果希望把ESP32C3当作转接口, 运行电脑上的上位机,按照如下方式连线:
| 传感器 | ESP32C3 |
|---|---|
| VDD | 5V/3V3 |
| Tx | TX |
| RX | RX |
| GND | GND |
此时ESP32C3完全不起任何作用,不需要烧录程序,烧录了程序也不起作用.虽然电源灯正常亮起,但是ESP32C3本身的USB串口会被占用,用于在电脑和传感器之间进行通讯.
如果希望运行烧录在ESP32C3上的程序,按照如下方式连接
| 传感器 | ESP32C3 |
|---|---|
| VCC | 5V/3V3 |
| Tx | GPIO_RXD (默认为5) |
| RX | GPIO_TXD (默认为4) |
| GND | GND |
此时一定要调用serial.h中的serial_init配置串口连接,DS18B20默认波特率为9600(参考示例代码)
2.配置项目
将项目克隆到本地. 项目将三个传感器的Demo都放在了main目录下，切换要烧录的Demo为LD2410B.在main/CMakeLists.txt中:
set(program DS18B20) #修改项目文件为DS18B20
file(GLOB_RECURSE SRCS
${program}/*.cpp
${program}/*.c
)
idf_component_register(SRCS ${SRCS}
INCLUDE_DIRS "."
REQUIRES sensors)
3.烧录程序并运行
按照ESP项目的正常流程配置开发板,进行编译和烧录,即可运行程序. 示例程序是不断打印温度值,约一秒打印一次,示例如下:
4.技术资料
将项目中的component/sensor文件夹复制到ESP项目中的component/sensor中，并在ESP项目的main/CMakeLists.txt中加入对sensor的依赖：
idf_component_register(SRCS ... #your srcs
INCLUDE_DIRS ... #your inc
REQUIRES ... #your dependencies
sensor #add sensor to REQUIRES
)
然后就可以使用三个传感器的对应功能，详细使用方法可以参考上面的示例。
可以在sensor/serial.h中配置UART相关的设置,如TXRX对应的GPIO引脚号等.
FPM-383D指纹传感器：
//#include "sensor/FPM_383D.h"
/**
* @brief 触发一次指纹匹配
* @param id 用于存储匹配到的ID的指针
* @param score 用于存储匹配到的分数的指针
* @return 返回状态码, 0x00代表成功
*/
uint8_t PS_SearchMB(uint16_t *id, uint16_t *score);LD2410B人在传感器：
/**
* @brief 获取运动物体的距离
* @param distance 用于存储距离值的指针
* @return 返回运动类型, 0xFF代表失败
*/
uint8_t getDistance(uint16_t *distance);DS18B20温度传感器:
/**
* @brief 设置为手动模式
* @return 返回状态码, 0x00代表成功, 其余表示失败
*/
uint8_t set_hand(void);
/**
* @brief 读取一次温度并返回温度值
* @return 温度值,读取错误返回NaN
*/
float get_temperature(void);具体代码的注释还是比较完善的,可以参考. 代码中使用的二进制串/数组下标的含义,可以参考doc/技术手册/中传感器的通信协议文档.
比较简单,前文已述.