pic o_link

基于ESP32的多协议WiFi透传模块

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本项目是一款基于乐鑫 ESP32-pico-d4 芯片的无线模块，具有多种通信协议接口：UART、SPI。设计初衷是为了方便智能车比赛摄像头算法的调试，通过与上位机配合降低调试难度。

esp32硬件支持5Mbps UART和10Mbps SPI从机

该模块的特点之一是可以兼容珠飞无线串口接口，具有硬件流控功能，可以直接使用珠飞无线串口驱动实现单向通信，省去了车友测试的麻烦这个模块。需要重新打板，目前只支持单向传输到上位机

本项目软硬件比较粗糙，欢迎大家交流并提出改进建议，我的QQ：1626632460

开源智能汽车图传上位机可以使用智用上位机，该模块主要与该上位机配合使用，用户手册和单片机例程在该上位机仓库中，链接：https://gitee.com /周文琪/ipc-for-car

哔哩哔哩视频链接：https://www.bilibili.com/video/BV1oZ4y1m7y2

PCB仿真如下

类别	串口+SPI
3D模拟
焊接效果
JLC开源链接	https://oshwhub.com/Wander_er/891fe1d235694ef7afe684f5a2f05b73

目录结构

姓名	功能
文档	芯片文档
司机	驱动文件
固件	固件
硬件	硬件
图像	图片
软件	简单图像传输上位机python脚本

硬件（力创EDA-专业版）

• 基于 esp32-pico-d4
• SPI接口
• 串口
• 一个重置按钮
• 一个下载按钮
• 电源指示灯
• RGB三色灯
• 5V电源输入，3.3V电源稳定

固件（基于ESP-IDF框架）

两种通讯方式

• UART波特率高达5Mbps，一次接收高达20000字节

  使用串行轮询从缓冲区中提取接收到的数据。有两个参数，分别是接收缓冲区大小和最大等待时间。当接收到的字节数达到缓冲区大小时，立即视为完成一次接收；当发送完成但未达到接收缓冲区大小时，则等待最大等待时间才视为完成传输。这个等待时间固定为20ms。

  所以可以认为有两种模式，通过修改固件中uart_read_bytes ()函数中的length参数进行切换。

  • 透明模式：是指传输的数据没有固定的字节限制。每次通信可以传输各种大小的数据，更加灵活。

    建议使用透传模式间隔大于serial port transmission time + 20ms + udp transmission time (rate calculated at 30Mbps)

    当length参数为缓冲区大小RX_BUF_SIZE -1时，为透明模式，即假设没有数据会达到此长度。

  • 固定字节模式：指传输的数据有固定的字节限制。速度比透明模式快，但只能传输固定大小的数据。

    建议使用固定字节模式，间隔大于serial port transmission time + udp transmission time (rate calculated at 30Mbps)

    当length参数等于发送的固定数据的字节数时，就是固定字节，例如，发送60 x 90的灰度图像时为5400。

    当然，发送低于这个长度的数据也可以视为透明模式。

• SPI波特率高达10Mbps，一次接收高达25000字节

  • 只支持长度为4字节倍数的数据接收，SPI模式为3
  • 建议传输间隔大于SPI transmission time + udp transmission time (calculated at 30Mbps)

固件集成了UART和SPI两种通信模式，可通过串行通信协议进行配置并写入Flash，无需掉电，无需反复修改固件

常见问题

如何与下位机连接？

• 串口

  图片链接	下位机
  接收数据	TXD
  TXD	接收数据
  RTS（多路 MOSI）	CTS（如果没有也没关系，但是需要在下位机串口传输功能中禁用流控检测）

• SPI

  图片链接	下位机
  时钟脉冲	时钟脉冲
  味噌	味噌
  莫西	莫西
  CS	CS

• 5V电源，必须连接地线

如何计算发送完整图像所需的时间？

以UART 3Mbps传输大小灰度图像为例。首先计算图像的位数：60 x 90 x 8 = 43200 位。然后将位数除以波特率：43200 / 3000000 = 0.0144 s = 14.4 ms

如何进入并使用配置模式？

使用电脑上的USB转TTL串口助手连接Pic-o Link ，短接MOSI和CS引脚，然后复位。 rgb 指示灯显示黄色表示已进入配置模式。此时，您可以通过串口配置Pic-o Link参数。波特率115200 ，协议见表

|类别 |备注 |帧头|长度| | :--------------------------: | :------------------------------------------: | :------: |- ----:| |通讯协议选择|8位无符号整数，0：UART，1：SPI| 0x41（一）| 1字节| | UART通讯方式波特率| 32 位无符号整数，<=5000000 | 0x42（B）| 4字节| | UART通讯模式接收缓冲区字节数| 16 位无符号整数，<=20000 | 0x43（C）| 2字节| | WiFi账号|字符串，最多 32 个字节 | 0x44（D）| 32字节| |无线网络密码|字符串，最多 64 字节 | 0x45 (E) | 0x45 64 字节 | | UDP 服务器 IP 地址 |字符串，最多 16 个字节| 0x46（女）| 16字节| | UDP 服务器端口 |16 位无符号整数，<=65535| 0x47（G）| 2字节| |读取模块参数|单指令| 0x48 (H) |无 | |将模块内存参数写入Flash|单指令| 0x49（一）|无|

具体应该配置哪个IP地址呢？

以下两种情况表示Pic-o Link配置的IP地址参数：

如何打开固件项目？

• 安装VS code的Platform IO插件，然后右键Pic-o Link文件夹选择Open with Code ，打开后稍等片刻，插件会自动安装依赖并编译工具链

如何进入下载模式并刷新固件？

• 使用USB转TTL串口助手将Pic-o Link连接到电脑，按住Pic-o Link上的DOWNLOAD按钮然后按RESET按钮，然后点击Platform IO底部的下载按钮进行编译和下载一键下载，下载后记得按RESET键

如何修改模块的主机名？

• 修改sdkconfig.pico32文件中的CONFIG_LWIP_LOCAL_HOSTNAME项，重新编译并刷写固件

模块支持什么WiFi频率？

• 仅支持2.4GHz

接口和PCB图纸要求？

• 接口：2.54mm 2x4p 母头
• 5V供电必须保证至少500mA输出电流

UART模式以TC264为例（参考竹飞无线串口接口原理图，可以直接复制，注意与一般UART接口相比需要多一个流控引脚，可以模仿竹飞无线串口发送驱动使用一个GPIO作为模拟输入模式）

工作流程

1. 开机
2. nvs闪存初始化
3. 加载Flash配置参数
4. 检查是否进入配置模式
5. 根据配置参数进入通讯模式
6. 设置为 WiFi STA 模式
7. WiFi硬件初始化成功开始扫描WiFi，指示灯显示当前状态->红色
8. WiFi连接成功，指示灯显示当前状态->绿色（会快速闪烁，立即进入9）
9. 设置为udp客户端模式，指示灯显示当前状态->蓝色
10. 等待下位机传输数据，指示灯显示当前状态->白色
11. 下位机传输数据完成，模块开始通过WiFi udp向上位机udp服务器发送数据
12. 返回10

软件

简单的python图传上位机显示脚本，带有帧头帧尾检测，类似于智勇上位机

运行所需的Python库：

• 麻木
• OpenCV-Python

其他信息

乐鑫官方对 ESP32 udp/tcp 速率的测试：

类型/吞吐量	实验室空气	屏蔽盒	测试工具	IDF 版本（提交 ID）
原始 802.11 数据包接收	不适用	130兆比特/秒	内部工具	不适用
原始 802.11 数据包发送	不适用	130兆比特/秒	内部工具	不适用
UDP接收	30兆比特/秒	85兆比特/秒	iperf 示例	15575346
UDP发送	30兆比特/秒	75兆比特/秒	iperf 示例	15575346
TCP 接收	20兆比特/秒	65兆比特/秒	iperf 示例	15575346
TCP 发送	20兆比特/秒	75兆比特/秒	iperf 示例	1557534