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ESP32ベースのマルチプロトコルWiFi透過伝送モジュール

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このプロジェクトは、Espressif Systems の ESP32-pico-d4 チップをベースにしたワイヤレス モジュールで、複数の通信プロトコル インターフェイス (UART、SPI) を備えています。設計の本来の目的は、スマートカー競技会用のカメラアルゴリズムのデバッグを容易にし、上位コンピュータと連携することでデバッグの難易度を軽減することです。

esp32 ハードウェアは 5Mbps UART および 10Mbps SPI スレーブをサポートします

このモジュールの特徴の 1 つは、ZhuFei ワイヤレス シリアル ポート インターフェイスと互換性があり、ハードウェア フロー制御機能があり、ZhuFei ワイヤレス シリアル ポート ドライバーを直接使用して一方向通信を実現できるため、車の友人がテストする必要がないことです。このモジュール。再ボード作成の必要性、現在は上位コンピュータへの片方向送信のみサポート

このプロジェクトのソフトウェアとハ​​ードウェアは粗雑です。改善のためのコミュニケーションや提案を歓迎します。私の QQ: 1626632460

オープンソースのスマートカー画像送信上部コンピューターはZhiyong上部コンピューターを使用できます。このモジュールは主にこの上部コンピューターで使用され、ユーザーマニュアルとシングルチップマイクロコンピュータールーチンはこの上部コンピューター倉庫にあります。リンク: https://gitee.com /zhou-wenqi/ipc-for-car

Bilibiliビデオリンク: https://www.bilibili.com/video/BV1oZ4y1m7y2

PCBシミュレーションは次のとおりです

カテゴリUART+SPI
3Dシミュレーション画像-20220313214931448
溶接効果IMG_20220329_100642
JLC オープンソース リンクhttps://oshwhub.com/Wander_er/891fe1d235694ef7afe684f5a2f05b73

ディレクトリ構造

名前関数
博士チップドキュメント
ドライバドライバーファイル
ファームウェアファームウェア
ハードウェアハードウェア
画像写真
ソフトウェア簡易画像送信上位コンピュータPythonスクリプト

ハードウェア (Lichuang EDA-Professional Edition)

  • esp32-pico-d4 に基づく
  • spiインターフェース
  • UARTインターフェース
  • リセットボタン
  • ダウンロードボタン
  • 電源表示灯
  • RGBトリコロールライト
  • 5V電源入力、3.3V電源安定化

ファームウェア (ESP-IDF フレームワークに基づく)

2つの通信モード

  • UARTボーレート最大 5Mbps、一度に最大 20000 バイト受信

    シリアルポーリングを使用して、受信したデータをバッファから抽出します。パラメータは 2 つあり、受信バッファ サイズと最大待ち時間です。受信バイト数がバッファ サイズに達すると、すぐに受信が完了したとみなされます。送信は完了したが受信バッファ サイズに達していない場合、転送が完了したと見なす前に最大待機時間まで待機します。この待ち時間は 20ms に固定されています。

    したがって、ファームウェアのuart_read_bytes () 関数内のlengthパラメータを変更することで、2 つのモードがあるとみなすことができます。

    • トランスペアレント モード: 送信データに固定バイト制限がないことを指します。各通信ではさまざまなサイズのデータ​​をより柔軟に送信できます。

      トランスペアレント モードの使用間隔は、 serial port transmission time + 20ms + udp transmission time (rate calculated at 30Mbps)より長くすることをお勧めします。

      lengthパラメータがバッファ サイズRX_BUF_SIZE -1の場合、透過モードです。つまり、この長さに達するデータがないことを前提としています。

    • 固定バイト モード: 送信データのバイト制限が固定されていることを指します。トランスペアレント モードよりも速度は速くなりますが、固定サイズのデータ​​しか送信できません。

      固定バイト モードを使用する場合は、 serial port transmission time + udp transmission time (rate calculated at 30Mbps)よりも長い間隔にすることをお勧めします。

      lengthパラメータが送信する固定データのバイト数と等しい場合、固定バイト数となります。 例えば、60×90のグレースケール画像を送信する場合、5400となります。

      もちろん、この長さより短いデータを送信することも透過モードと見なすことができます。

  • SPIボーレートは最大 10Mbps、一度に最大 25000 バイトを受信

    • 長さ 4 バイトの倍数のデータ受信のみをサポート、SPI モードは 3
    • 推奨送信間隔はSPI transmission time + udp transmission time (calculated at 30Mbps)以上です。

ファームウェアには、UART と SPI の 2 つの通信モードが統合されており、シリアル通信プロトコルによって設定して電力を失うことなくフラッシュに書き込むことができるため、ファームウェアを繰り返し変更する必要がなくなります。

よくある質問

下のコンピュータと接続するにはどうすればよいですか?

  • UART

    ピクオリンク下部コンピュータ
    RXDテキサス州
    テキサス州RXD
    RTS (多重MOSI) CTS (使用できなくてもあまり問題ありませんが、下位コンピュータのシリアル送信機能でフロー制御検出を無効にする必要があります)

  • SPI

    ピクオリンク下部コンピュータ
    CLK CLK
    味噌味噌
    モシモシ
    CS CS

  • 5V電源、アース線を接続する必要があります

完全な画像を送信するのにかかる時間を計算するにはどうすればよいですか?

サイズのグレースケール画像を UART 3Mbps で送信する場合を例に挙げます。まず画像内のビット数を計算します: 60 x 90 x 8 = 43200 ビット。次に、ビット数をボーレートで割ります: 43200 / 3000000 = 0.0144 s = 14.4 ms

構成モードに入って使用するにはどうすればよいですか?

コンピュータの USB to TTL シリアル アシスタントを使用してPic-o Link接続し、 MOSIとCSピンを短絡してリセットします。 rgb インジケーター ライトが黄色で表示されている場合は、設定モードに入ったことを示します。現時点では、シリアル ポート経由で Pic-o Link パラメータを設定できます。ボーレートは 115200 で、プロトコルは表に示されています。

|カテゴリー |備考 |フレームヘッダー |長さ | | :--------------------------: | :------------------------------: | :------: |- ----:| |通信プロトコル選択 |8ビット符号なし整数、0：UART、1：SPI| 0x41 (A) | 1バイト | | UART 通信モードのボーレート | 32 ビットの符号なし整数、<=5000000 | 0x42 (B) | 4バイト | | UART通信モード受信バッファバイト数| 16 ビットの符号なし整数、<=20000 | 0x43 (C) | 2バイト | | WiFi アカウント |文字列、最大 32 バイト | 0x44 (D) | 32バイト | | WiFiパスワード |文字列、最大 64 バイト | 0x45 (E) | 64バイト | | UDP サーバーの IP アドレス |文字列、最大 16 バイト| 0x46 (F) | 16バイト | | UDP サーバー ポート |16 ビットの符号なし整数、<=65535| 0x47 (G) | 2バイト | |モジュールパラメータの読み取り |単一命令 | 0x48 (高さ) |なし | |モジュール メモリ パラメータをフラッシュに書き込み|単一命令 | 0x49 (I) |なし |

具体的にどのIPアドレスを設定すればよいのでしょうか?

次の 2 つの状況は、Pic-o Link によって設定された IP アドレス パラメータを示しています。

使用状況

ファームウェアプロジェクトを開くにはどうすればよいですか?

  • VS コード用のプラットフォーム IOプラグインをインストールし、 Pic-o Linkフォルダーを右クリックしてOpen with Codeを選択します。開いた後しばらく待ちます。プラグインは自動的に依存関係をインストールし、ツールチェーンをコンパイルします。

画像-20220419130240555

ダウンロードモードに入ってファームウェアをフラッシュするにはどうすればよいですか?

  • USB to TTL シリアル アシスタントを使用してPic-o Linkコンピュータに接続し、Pic-o Link のDOWNLOADボタンを押したままにして、 RESETボタンを押してから、Platform IO の下部にあるダウンロード ボタンをクリックしてコンパイルしてダウンロードします。ワンクリック、ダウンロード後は忘れずにRESETボタンを押してください

ダウンロード操作の前に

画像-20220419130424740

モジュールのホスト名を変更するにはどうすればよいですか?

  • sdkconfig.pico32ファイル内のCONFIG_LWIP_LOCAL_HOSTNAME項目を変更し、ファームウェアを再コンパイルしてフラッシュします。

モジュールはどの WiFi 周波数をサポートしていますか?

  • 2.4GHzのみをサポート

インターフェイスと PCB 図面の要件は?

  • インターフェース: 2.54mm 2x4p メスヘッダー
  • 5V 電源では少なくとも 500mA の出力電流を確保する必要があります

UART モードは TC264 を例にとります (ZhuFei ワイヤレス シリアル ポート インターフェイスの回路図を参照してください。直接コピーできます。一般的な UART インターフェイスと比較して追加のフロー制御ピンが必要であることに注意してください。ZhuFei ワイヤレス シリアル ポート送信ドライバーを模倣して GPIO を使用できます)。シミュレートする入力モード)

画像-20220419132729475

ワークフロー

  1. 電源を入れる
  2. NVSフラッシュの初期化
  3. フラッシュ構成パラメータをロードする
  4. 設定モードに入るかを確認する
  5. 設定パラメータに従って通信モードに入ります
  6. WiFi STA モードとして設定
  7. WiFI ハードウェアの初期化が成功し、WiFi のスキャンが開始されました。インジケーター ライトが現在のステータスを示します ->赤
  8. WiFi 接続が成功しました。インジケーター ライトが現在のステータスを示します ->緑色(非常に速く点滅し、すぐに 9 を入力します)
  9. UDP クライアント モードとして設定、インジケーター ライトが現在のステータスを表示 ->青
  10. コンピュータの送信データが下回るのを待ちます。インジケーターライトが現在のステータスを示します ->白色
  11. 下位コンピュータの送信データが完了し、モジュールが WiFi udp 経由で上位コンピュータ udp サーバーへのデータの送信を開始します。
  12. 10に戻る

ソフトウェア

Zhiyong 上位コンピューターに似た、フレームヘッダーとフレーム末尾検出を備えた単純な Python 画像送信上位コンピューター表示スクリプト

実行に必要な Python ライブラリ:

  • しびれる
  • opencv-python

その他の情報

Espressif ESP32 udp/tcp レートの公式テスト:

タイプ/スループットエアインラボシールドボックステストツールIDFバージョン（コミットID）
生の 802.11 パケット RX該当なし130メガビット/秒内部ツールNA
生の 802.11 パケット送信該当なし130メガビット/秒内部ツールNA
UDP RX 30MBit/秒85MBit/秒iperf の例15575346
UDP送信30MBit/秒75メガビット/秒iperf の例15575346
TCP受信20MBit/秒65メガビット/秒iperf の例15575346
TCP送信20MBit/秒75メガビット/秒iperf の例1557534
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