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Módulo de transmisión transparente WiFi multiprotocolo basado en ESP32

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Este proyecto es un módulo inalámbrico basado en el chip ESP32-pico-d4 de Espressif Systems, con múltiples interfaces de protocolo de comunicación: UART, SPI. La intención original del diseño es facilitar la depuración del algoritmo de la cámara para competiciones de automóviles inteligentes y reducir la dificultad de la depuración cooperando con la computadora superior.

El hardware esp32 admite UART de 5 Mbps y esclavo SPI de 10 Mbps

Una de las características de este módulo es que puede ser compatible con la interfaz del puerto serie inalámbrico ZhuFei, tiene función de control de flujo de hardware y puede usar directamente el controlador del puerto serie inalámbrico ZhuFei para lograr una comunicación unidireccional, eliminando la necesidad de que los amigos del automóvil lo prueben. este módulo. La necesidad de volver a hacer la placa actualmente solo admite la transmisión unidireccional a la computadora superior

El software y el hardware de este proyecto son aproximados, bienvenidos a todos a comunicarse y hacer sugerencias para mejorar, mi QQ: 1626632460

La computadora superior de transmisión de imágenes del automóvil inteligente de código abierto puede usar la computadora superior Zhiyong . Este módulo se usa principalmente con esta computadora superior . El manual de usuario y las rutinas de la microcomputadora de un solo chip se encuentran en este almacén de computadoras superior , enlace: https://gitee.com /zhou-wenqi/ipc-para-coche

Enlace del vídeo de Bilibili: https://www.bilibili.com/video/BV1oZ4y1m7y2

La simulación de PCB es la siguiente

Categoría	UART+SPI
simulación 3D
Efecto soldadura
Enlace de código abierto JLC	https://oshwhub.com/Wander_er/891fe1d235694ef7afe684f5a2f05b73

Estructura del directorio

Nombre	Función
doc	documento chip
conductor	archivo de controlador
firmware	firmware
hardware	Hardware
imagen	Imagen
software	Script de Python de computadora superior de transmisión de imagen simple

Hardware (Lichuang EDA-Edición profesional)

• Basado en esp32-pico-d4
• interfaz espi
• interfaz uarte
• Un botón de reinicio
• Un botón de descarga
• Luz indicadora de encendido
• luz tricolor rgb
• Entrada de alimentación de 5 V, estabilización de potencia de 3,3 V

Firmware (basado en el marco ESP-IDF)

Dos modos de comunicación

• Velocidad de transmisión UART de hasta 5 Mbps, recibe hasta 20000 bytes a la vez

  Utilice el sondeo en serie para extraer los datos recibidos del búfer. Hay dos parámetros, que son el tamaño del búfer de recepción y el tiempo máximo de espera. Cuando el número de bytes recibidos alcanza el tamaño del búfer, se considera inmediatamente que se completa la recepción; cuando se completa el envío pero no se alcanza el tamaño del búfer de recepción, espere un tiempo de espera máximo antes de ver que se completa una transferencia. Este tiempo de espera se fija en 20 ms.

  Por lo tanto, se puede considerar que tiene dos modos, cambie modificando el parámetro length en la función uart_read_bytes () en el firmware.

  • Modo transparente : se refiere a que no hay límite de bytes fijo para los datos transmitidos. Cada comunicación puede transmitir datos de varios tamaños, más flexibles.

    Se recomienda que el uso del modo transparente tenga un intervalo mayor que serial port transmission time + 20ms + udp transmission time (rate calculated at 30Mbps)

    Cuando el parámetro length es el tamaño del búfer RX_BUF_SIZE -1 , está en modo transparente, es decir, suponiendo que ningún dato alcanzará esta longitud.

  • Modo de byte fijo : se refiere a tener un límite de bytes fijo para los datos transmitidos. La velocidad es más rápida que el modo transparente pero solo puede transmitir datos de tamaño fijo.

    Se recomienda que el uso del modo de byte fijo tenga un intervalo mayor que serial port transmission time + udp transmission time (rate calculated at 30Mbps)

    Cuando el parámetro length es igual al número de bytes de datos fijos enviados, son bytes fijos, por ejemplo, cuando se transmite una imagen en escala de grises de 60 x 90 cuando es 5400.

    Por supuesto, el envío de datos de longitud inferior a esta también se puede considerar como modo transparente.

• Velocidad de transmisión SPI de hasta 10 Mbps, recibe hasta 25000 bytes a la vez

  • Solo admite recepción de datos de múltiplos de 4 bytes de longitud, el modo SPI es 3
  • El intervalo de transmisión recomendado es mayor que SPI transmission time + udp transmission time (calculated at 30Mbps)

El firmware integra dos modos de comunicación UART y SPI, que pueden configurarse mediante protocolo de comunicación serie y escribirse en Flash, sin perder energía, eliminando la necesidad de modificaciones repetidas del firmware.

Preguntas comunes

¿Cómo conectarse con la computadora inferior?

• UART

  Enlace de foto	Computadora inferior
  RXD	TXD
  TXD	RXD
  RTS (MOSI múltiplex)	CTS (si no está disponible, no importa mucho, pero debe desactivar la detección de control de flujo en la función de transmisión en serie de la computadora inferior)

• SPI

  Enlace de foto	Computadora inferior
  CLK	CLK
  miso	miso
  MOSI	MOSI
  CS	CS

• Fuente de alimentación de 5 V, el cable de tierra debe estar conectado

¿Cómo calcular el tiempo que tarda en enviar una imagen completa?

Tomemos como ejemplo la transmisión UART de 3 Mbps de una imagen de tamaño en escala de grises. Primero calcule el número de bits en la imagen: 60 x 90 x 8 = 43200 bits. Luego divida el número de bits por la velocidad en baudios: 43200/3000000 = 0,0144 s = 14,4 ms

¿Cómo ingresar y usar el modo de configuración?

Utilice el asistente serie USB a TTL en su computadora para conectar Pic-o Link , cortocircuitar los pines MOSI y CS y luego restablecer. La luz indicadora rgb se muestra en amarillo indica que ha ingresado al modo de configuración. En este momento, puede configurar los parámetros de Pic-o Link a través del puerto serie. La velocidad en baudios es 115200 y el protocolo se muestra en la tabla

| Categoría | Observación | Encabezado de marco | Longitud | | :--------------------------: | :------------------------------: | :------: |- ----:| | Selección de protocolo de comunicación |Entero sin signo de 8 bits, 0: UART, 1: SPI| 0x41 (A) | 1 byte | | Velocidad en baudios del modo de comunicación UART | Entero sin signo de 32 bits, <= 5000000 | 0x42 (B) | 4bytes | | Modo de comunicación UART número de bytes del búfer de recepción | Entero sin signo de 16 bits, <= 20000 | 0x43 (C) | 2 bytes | | Cuenta Wi-Fi | cadena, hasta 32 bytes | 0x44 (D) | 32 bytes | | Contraseña WiFi | cadena, hasta 64 bytes | 0x45 (E) | 64 bytes | | Dirección IP del servidor UDP |cadena, hasta 16 bytes| 0x46 (F) | 16 bytes | | Puerto del servidor UDP |Entero sin signo de 16 bits, <=65535| 0x47 (G) | 2 bytes | | Leer los parámetros del módulo | instrucción única | 0x48 (H) |ninguno | |Escribir los parámetros de la memoria del módulo en Flash|instrucción única | 0x49 (Yo) |ninguno |

¿Qué dirección IP debo configurar específicamente?

Las siguientes dos situaciones indican los parámetros de dirección IP configurados por Pic-o Link:

¿Cómo abrir el proyecto de firmware?

• Instale el complemento Platform IO para el código VS , luego haga clic con el botón derecho en la carpeta Pic-o Link y seleccione Open with Code , espere un momento después de abrirlo, el complemento instalará automáticamente las dependencias y compilará la cadena de herramientas.

¿Cómo ingresar al modo de descarga y actualizar el firmware?

• Utilice el asistente serial USB a TTL para conectar Pic-o Link a su computadora, presione y mantenga presionado el botón DOWNLOAD en Pic-o Link y luego presione el botón RESET , luego haga clic en el botón de descarga en la parte inferior de Platform IO para compilar y descargar con un clic, recuerde presionar el botón RESET después de la descarga

¿Cómo modificar el nombre de host del módulo?

• Modifique el elemento CONFIG_LWIP_LOCAL_HOSTNAME en el archivo sdkconfig.pico32 y vuelva a compilar y actualizar el firmware

¿Qué frecuencia WiFi admite el módulo?

• Sólo admite 2,4 GHz

¿Requisitos de dibujo de interfaz y PCB?

• Interfaz: conector hembra de 2,54 mm 2x4p
• La fuente de alimentación de 5 V debe garantizar al menos una corriente de salida de 500 mA.

El modo UART toma TC264 como ejemplo (consulte el diagrama esquemático de la interfaz del puerto serie inalámbrico de ZhuFei, se puede copiar directamente; tenga en cuenta que, en comparación con la interfaz UART general, se requiere un pin de control de flujo adicional, puede imitar el controlador de envío del puerto serie inalámbrico de ZhuFei y use un GPIO como modo de entrada para simular)

Flujo de trabajo

1. Encendido
2. inicialización de flash nvs
3. Cargar parámetros de configuración de Flash
4. Compruebe si desea ingresar al modo de configuración
5. Ingrese al modo de comunicación según los parámetros de configuración.
6. Establecer como modo WiFi STA
7. Inicialización del hardware WiFI exitosa, inicio de escaneo WiFi, la luz indicadora muestra el estado actual -> rojo
8. Conexión WiFi exitosa, la luz indicadora muestra el estado actual -> verde (parpadeará muy rápido, ingrese inmediatamente 9)
9. Establecido como modo cliente udp, la luz indicadora muestra el estado actual -> azul
10. Espere a que bajen los datos de transmisión de la computadora, la luz indicadora muestra el estado actual -> blanco
11. Se completó la transmisión de datos de la computadora inferior, el módulo comienza a enviar datos a través de WiFi udp al servidor udp de la computadora superior
12. Volver a 10

Software

Script de visualización de la computadora superior de transmisión de imágenes de Python simple, con detección de encabezado y cola de cuadro, similar a la computadora superior de Zhiyong

Bibliotecas de Python necesarias para ejecutar:

• engordado
• opencv-python

Otra información

Prueba oficial de Espressif de tasa udp/tcp de ESP32:

Tipo/Rendimiento	Aire en el laboratorio	Caja de escudo	Herramienta de prueba	Versión IDF (ID de confirmación)
RX de paquetes 802.11 sin procesar	N / A	130 MBit/s	herramienta interna	N / A
Transmisión de paquetes 802.11 sin procesar	N / A	130 MBit/s	herramienta interna	N / A
RX UDP	30 MBit/s	85 MBit/s	ejemplo de iperf	15575346
Transmisión UDP	30 MBit/s	75 MBit/s	ejemplo de iperf	15575346
recepción TCP	20 MBit/s	65 MBit/s	ejemplo de iperf	15575346
Transmisión TCP	20 MBit/s	75 MBit/s	ejemplo de iperf	1557534