STM32与openmv的串口通信

OpenMV与STM32的通信是嵌入式系统和物联网领域中的一项重要技术。OpenMV是一种开源的微型机器视觉模块，基于ARM Cortex-M7微控制器，支持多种图像处理功能，如颜色识别、形状检测等。而STM32是STMicroelectronics公司推出的基于ARM Cortex内核的32位微控制器系列，具有高性能、低功耗和丰富的外设接口。

在OpenMV与STM32之间建立通信，常用的方式包括UART（通用异步收发传输器）、SPI（串行外设接口）和I2C（两线式串行总线）等。这些通信协议各有特点，如UART适合长距离通信，SPI和I2C则更适合短距离通信。在选择通信协议时，需要考虑数据传输速率、硬件资源、通信距离以及复杂度等因素。

实现OpenMV与STM32的通信，需要在硬件上进行引脚连接，确保双方的工作电压一致，并正确连接TX（发送）和RX（接收）引脚。在软件方面，需要分别在OpenMV和STM32上配置相应的通信接口参数，如波特率、数据位、停止位等，以确保双方能够正确地进行数据传输。

通过OpenMV与STM32的通信，可以实现图像数据的实时传输和处理，为嵌入式系统和物联网应用提供了强大的机器视觉功能。这种通信方式在智能小车、机器人、无人机等领域具有广泛的应用前景。

OpenMV与STM32之间的通信通常通过串行通信接口（如UART、SPI或I2C）来实现。这些接口允许两个设备之间以数字信号的形式交换数据。以下是OpenMV与STM32通信的几种常见方法：

1. UART（通用异步收发传输器）

UART是最常用的串行通信接口之一，它不需要时钟同步信号，而是使用起始位、数据位、校验位和停止位来标记数据的开始和结束。
硬件连接：将OpenMV的TX（发送）引脚连接到STM32的RX（接收）引脚，同时将OpenMV的RX（接收）引脚连接到STM32的TX（发送）引脚。确保两个设备的GND（地线）也连接在一起。
软件配置：在OpenMV上，使用pyb.UART()函数来初始化串口。在STM32上，使用STM32CubeMX或手动配置USART外设，并编写代码来初始化串口。
数据通信：在OpenMV上，使用uart.send()或uart.write()函数发送数据。在STM32上，使用中断或轮询方式接收数据，并使用HAL_UART_Receive()等函数读取数据。

2. SPI（串行外设接口）

SPI是一种同步串行通信协议，它使用主从设备架构，其中一个设备作为主机（通常是STM32），其他设备作为从机（如OpenMV，但需要注意OpenMV的SPI支持情况）。
硬件连接：连接MOSI（主出从入）、MISO（主入从出）、SCK（时钟）和CS（片选）引脚。确保GND也连接在一起。
软件配置：在OpenMV上，如果支持SPI，则使用pyb.SPI()函数来初始化SPI接口。在STM32上，使用STM32CubeMX或手动配置SPI外设。
数据通信：在OpenMV上，使用spi.send()和spi.recv()等函数进行数据传输。在STM32上，使用HAL_SPI_Transmit()和HAL_SPI_Receive()等函数进行数据传输。

注意：OpenMV的SPI支持可能因版本和硬件配置而异，因此在使用前需要查阅OpenMV的官方文档以确认其SPI功能。

3. I2C（总线）

I2C也是一种同步串行通信协议，它使用两根线（SDA数据线和SCL时钟线）进行数据传输。与SPI相比，I2C支持多个从设备连接到一个主设备。
硬件连接：连接SDA和SCL引脚，以及GND。
软件配置：在OpenMV上，如果支持I2C，则使用pyb.I2C()函数来初始化I2C接口。在STM32上，使用STM32CubeMX或手动配置I2C外设。
数据通信：在OpenMV上，使用i2c.send()和i2c.recv()等函数进行数据传输。在STM32上，使用HAL_I2C_Master_Transmit()和HAL_I2C_Master_Receive()等函数进行数据传输。

注意：同样地，OpenMV的I2C支持也可能因版本和硬件配置而异。
总结

在选择通信接口时，需要考虑数据传输速率、设备数量、硬件资源和软件复杂度等因素。UART通常是最简单且最常用的选择，而SPI和I2C则适用于需要更高数据传输速率或需要连接多个从设备的场景。在编写代码时，务必确保两个设备的通信参数（如波特率、数据位、停止位、校验位等）一致，以避免通信错误。

通信原理：

1、通信基础

通信方式：OpenMV与STM32之间的通信主要通过串口（UART）实现，这是一种异步通信方式，不需要时钟同步信号，而是直接在数据信号中穿插一些用于同步的信号位，或者以数据帧的格式传输数据。
硬件连接：在硬件连接上，OpenMV的TX（发送）引脚连接到STM32的RX（接收）引脚，同时OpenMV的RX（接收）引脚连接到STM32的TX（发送）引脚。通常，OpenMV的UART引脚为P4（TX）和P5（RX），而STM32的UART引脚则根据具体型号有所不同，如STM32F103系列的USART1通常使用PA9（TX）和PA10（RX）。此外，还需要确保OpenMV和STM32的电源和地线正确连接，以保证稳定的电源供应和信号传输。

2、通信过程

初始化：在通信开始前，需要在OpenMV和STM32上分别进行初始化设置。在OpenMV端，需要编写Python代码来配置串口，包括设置波特率、数据位、停止位和校验位等参数。在STM32端，则需要使用STM32CubeMX或手动配置时钟和GPIO引脚，并编写代码来初始化串口，确保与OpenMV的串口配置一致。
数据发送：在OpenMV端，可以通过串口发送数据。数据可以包括图像识别结果（如目标坐标、大小等）。发送数据前，需要编写函数来打包需要发送的数据，并通过串口发送。数据打包时，可以使用特定的字节作为帧头和帧尾，以确保数据传输的准确性和可靠性。
数据接收：在STM32端，需要编写接收中断服务函数来读取接收到的数据，并根据数据帧格式进行解析。接收数据时，STM32需要不断地检查串口接收缓冲区，当接收到完整的数据帧时，进行解析并提取出有效数据。如果数据帧不完整或格式错误，则需要丢弃当前数据帧并等待下一个数据帧的到来。

一、串口通信传输两个数据（x坐标和y坐标） 

（一）、 OPENMV串口通信部分

import sensor, image, time,math,pyb
from pyb import UART,LED
import json
import ustructsensor.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 parametersdef find_max(blobs):    #定义寻找色块面积最大的函数max_size=0for blob in blobs:if blob.pixels() > max_size:max_blob=blobmax_size = blob.pixels()return max_blobdef 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10x12,                      #帧头2int(cx), # up sample by 4   #数据1int(cy), # up sample by 4    #数据2int(cw), # up sample by 4    #数据1int(ch), # up sample by 4    #数据20x5B)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])max_b = find_max(blobs)cx=0;cy=0;if 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]) # rectimg.draw_cross(max_b[5], max_b[6]) # cx, cyFH = bytearray([0x2C,0x12,cx,cy,cw,ch,0x5B])#sending_data(cx,cy,cw,ch)uart.write(FH)print(cx,cy,cw,ch)在这里插入代码片

STM32端的代码相对复杂，涉及到硬件抽象层（HAL）或标准外设库（SPL）的使用，以及串口中断服务函数的编写。基本思路是初始化串口，编写接收中断服务函数来读取数据，并根据数据帧格式进行解析和处理。

接下来请看STM32串口通信部分的代码：

#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:PA10GPIO_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   PA9GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;          		 //PA9GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;  		 //设定IO口的输出速度为50MHzGPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;	   		 //复用推挽输出GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);             	 	 //初始化PA9//USART1_RX	  PA10GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;             //PA10GPIO_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0NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;		  //子优先级2NVIC_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115200USART_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1USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE); //使能中断USART_Cmd(USART1, ENABLE);                     //使能串口1//如下语句解决第1个字节无法正确发送出去的问题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}}}}

（一）OPENMV串口部分

from machine import Pin
import sensor, image, time, pyb
#import seekfree
from pyb import UART# 初始化TFT180屏幕
#lcd = seekfree.LCD180(3)# 初始化摄像头
sensor.reset()
sensor.set_pixformat(sensor.RGB565) # 设置图像色彩格式为RGB565格式
sensor.set_framesize(sensor.QQVGA)  # 设置图像大小为160*120
sensor.set_auto_whitebal(True)      # 设置自动白平衡
sensor.set_brightness(3000)         # 设置亮度为3000
sensor.skip_frames(time = 20)       # 跳过帧
uart = UART(3, 115200,timeout_char=3000) #配置串口
clock = time.clock()def sending_data(cx,cy,cw,ch):global uart;data = ustruct.pack("<bbhhb",      #格式为俩个字符俩个短整型(2字节)0x2C,                      #帧头10x12,                      #帧头2int (cx1), # up sample by 4    #数据26int (cy1),int (cx2), # up sample by 4    #数据26int (cy2),int (cx3), # up sample by 4    #数据26int (cy3),int (cx4), # up sample by 4    #数据26int (cy4),0x5B)uart.write(data);   #必须要传入一个字节数组while(True):clock.tick()img = sensor.snapshot()# -----矩形框部分-----# 在图像中寻找矩形for r in img.find_rects(threshold = 10000):# 判断矩形边长是否符合要求if r.w() > 20 and r.h() > 20:# 在屏幕上框出矩形img.draw_rectangle(r.rect(), color = (255, 0, 0), scale = 4)# 获取矩形角点位置corner = r.corners()# 在屏幕上圈出矩形角点img.draw_circle(corner[0][0], corner[0][1], 5, color = (0, 0, 255), thickness = 2, fill = False)img.draw_circle(corner[1][0], corner[1][1], 5, color = (0, 0, 255), thickness = 2, fill = False)img.draw_circle(corner[2][0], corner[2][1], 5, color = (0, 0, 255), thickness = 2, fill = False)img.draw_circle(corner[3][0], corner[3][1], 5, color = (0, 0, 255), thickness = 2, fill = False)# 打印四个角点坐标, 角点1的数组是corner[0], 坐标就是(corner[0][0],corner[0][1])# 角点检测输出的角点排序每次不一定一致，矩形左上的角点有可能是corner0,1,2,3其中一个corner1_str = f"corner1 = ({corner[0][0]},{corner[0][1]})"corner2_str = f"corner2 = ({corner[1][0]},{corner[1][1]})"corner3_str = f"corner3 = ({corner[2][0]},{corner[2][1]})"corner4_str = f"corner4 = ({corner[3][0]},{corner[3][1]})"print(corner1_str + "\n" + corner2_str + "\n" + corner3_str + "\n" + corner4_str)# 显示到屏幕上，此部分会降低帧率#lcd.show_image(img, 160, 120, 0, 0, zoom=0)  #屏幕显示#串口通信传输的数据cx1=(int)(corner[0][0]*10)cy1=(int)(corner[0][1]*10)cx2=(int)(corner[1][0]*10)cy2=(int)(corner[1][1]*10)cx3=(int)(corner[2][0]*10)cy3=(int)(corner[2][1]*10)cx4=(int)(corner[3][0]*10)cy4=(int)(corner[3][1]*10)FH=bytearray([0x2C,0x12,cx1,cy1,cx2,cy2,cx3,cy3,cx4,cy4,0x5B])uart.write(FH)cx1=0cy1=0cx2=0cy2=0cx3=0cy3=0cx4=0cy4=0# 打印帧率print(clock.fps())

STM32串口通信部分

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>
#include "OLED.h"
#include "LED.h"
#include "Serial.h"uint8_t Serial_RxData;
uint8_t Serial_RxFlag;
static int16_t Cx1=0,Cy1=0,Cx2=0,Cy2=0,Cx3=0,Cy3=0,Cx4=0,Cy4=0; int Cx5[16];//用于存放分段求的坐标值
int Cy5[16];
//static u8 RxFlag1 = 0;//串口中断接收标志位extern float Ang1,Ang2,AngFlag;
extern float Angle1,Angle2;int avel_X1 ;
int avel_X2 ;
int avel_X3 ;
int avel_X4 ;int avel_Y1 ;
int avel_Y2 ;
int avel_Y3 ;
int avel_Y4 ;void Serial_Init(void)
{RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART3, ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);//TXGPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//RXGPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);USART_InitTypeDef USART_InitStructure;USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;USART_Init(USART3, &USART_InitStructure);USART_ITConfig(USART3, USART_IT_RXNE, ENABLE);NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART3_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);USART_Cmd(USART3, ENABLE);
}void Serial_SendByte(uint8_t Byte)
{USART_SendData(USART3, Byte);while (USART_GetFlagStatus(USART3, USART_FLAG_TXE) == RESET);
}void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length)
{uint16_t i;for (i = 0; i < Length; i ++){Serial_SendByte(Array[i]);}
}void Serial_SendString(char *String)
{uint8_t i;for (i = 0; String[i] != '\0'; i ++){Serial_SendByte(String[i]);}
}uint32_t Serial_Pow(uint32_t X, uint32_t Y)
{uint32_t Result = 1;while (Y --){Result *= X;}return Result;
}void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length)
{uint8_t i;for (i = 0; i < Length; i ++){Serial_SendByte(Number / Serial_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0');}
}int fputc(int ch, FILE *f)
{Serial_SendByte(ch);return ch;
}void Serial_Printf(char *format, ...)
{char String[100];va_list arg;va_start(arg, format);vsprintf(String, format, arg);va_end(arg);Serial_SendString(String);
}
//USART3 全局中断服务函数
void USART3_IRQHandler(void)			 
{int com_data; u8 i;u8 Jieshou = 1;static u8 RxCounter1=0;static int RxBuffer1[16]={0};static u8 RxState = 0;	static u8 RxFlag1 = 0;//串口中断接收标志位，已被移除至函数体外作为全局变量if( USART_GetITStatus(USART3,USART_IT_RXNE)!=RESET && Jieshou == 1)  	   //接收中断  {
//			OLED_ShowSignedNum(1,1,520,4);USART_ClearITPendingBit(USART3,USART_IT_RXNE);   //清除中断标志com_data = USART_ReceiveData(USART3);if(Jieshou == 1){if(RxState==0&&com_data==0x2C)  //0x2c帧头{RxBuffer1[RxCounter1++]=com_data;RxState=1;}else if(RxState==1&&com_data==0x12)  //0x12帧头{RxBuffer1[RxCounter1++]=com_data;RxState=2;}			else if(RxState==2){RxBuffer1[RxCounter1++]=com_data;if(RxCounter1>=14||com_data == 0x5B)       //RxBuffer1接受满了,接收数据结束{RxState=3;RxFlag1=1;Jieshou = 2;Cx1=RxBuffer1[RxCounter1-9];Cy1=RxBuffer1[RxCounter1-8];Cx2=RxBuffer1[RxCounter1-7];Cy2=RxBuffer1[RxCounter1-6];Cx3=RxBuffer1[RxCounter1-5];Cy3=RxBuffer1[RxCounter1-4];Cx4=RxBuffer1[RxCounter1-3];Cy4=RxBuffer1[RxCounter1-2];OLED_ShowSignedNum(1,1,Cx1,4);OLED_ShowSignedNum(2,1,Cy1,4);OLED_ShowSignedNum(3,1,Cx2,4);OLED_ShowSignedNum(4,1,Cy2,4);OLED_ShowSignedNum(1,7,Cx3,4);OLED_ShowSignedNum(2,7,Cy3,4);OLED_ShowSignedNum(3,7,Cx4,4);OLED_ShowSignedNum(4,7,Cy4,4);}}}else if(RxState==3)		//检测是否接受到结束标志{if(RxBuffer1[RxCounter1-1] == 0x5B){USART_ITConfig(USART3,USART_IT_RXNE,DISABLE);//关闭DTSABLE中断if(RxFlag1){	AngFlag=0;HuanRaoZuoBiao();
//										
//							OLED_ShowSignedNum(1,1,Cx1,4);//							OLED_ShowSignedNum(2,1,Cx2,4);
//							OLED_ShowSignedNum(3,1,avel_X1,4);
//							OLED_ShowSignedNum(4,1,Cx5[0],4);AngFlag=1;RxFlag1 = 0;RxCounter1 = 0;RxState = 0;									}USART_ITConfig(USART3,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}}}}

注意事项

波特率匹配：确保OpenMV和STM32的波特率设置一致，否则会导致数据传输错误。
数据帧格式：定义清晰的数据帧格式，避免数据冲突和解析错误。数据帧通常包括帧头、数据部分和帧尾。
电源稳定性：确保电源供应稳定，避免因电压波动导致的通信中断。
逐步测试：逐步测试每个功能模块，确保OpenMV和STM32之间的通信正常，数据解析正确。