【Follow me第二季第4期】任务汇总

我是超超我最棒

【Follow me第二季第4期】任务汇总 [复制链接]

 

任务物料清单如下：

一根Micro USB 线

一块Arduino Nano RP2040 Connect开发板

一根自制跳线

 

 

本次活动的心得体会如下：

 

从技术学习角度看，一方面深入了解了传感器与外设交互的细节。像代码中对 IMU（惯性测量单元）的操作，不仅熟悉了其初始化流程，还掌握如何获取加速度计和陀螺仪的采样率数据，以及实时读取运动数据，这为开发涉及运动监测、姿态感知类项目，如可穿戴设备、智能运动器材等奠定基础。对于 PDM 麦克风的运用同样如此，知晓了从配置数据接收回调，到依据采样规则处理音频样本的全过程，在音频相关开发，像是简易录音设备、环境声音监测有了技术支撑。

编程思维上有很大提升，整个代码结构严谨，遵循 Arduino 典型的 setup () 与 loop () 框架。在 setup () 里有条不紊地完成初始化工作，确保后续程序稳定运行，这教会我们前期准备工作的全面性和重要性。loop () 函数内，通过巧妙的条件判断来处理不同传感器数据就绪情况，以及对音频样本阈值判断控制 LED，体现了事件驱动编程思维，让程序高效响应外部变化，而非盲目执行指令。

调试过程更是积累宝贵经验，遇到 IMU 初始化失败、PDM 启动异常等问题时，学会借助串口输出信息排查。比如 IMU 初始化不成功时在串口打印错误提示并阻塞程序，方便定位硬件连接、驱动配置错误；处理音频样本时，通过串口输出观察样本数据，辅助判断数据处理逻辑正误，明白了调试工具在开发中的 “眼睛” 作用，让看不见的代码流程和数据流转可视化。

项目整合视野得到拓展，这段代码融合多种功能，集传感器数据采集、音频处理、LED 控制于一体。意识到在实际物联网项目中，往往需要整合不同模块，各模块协同运作才能实现复杂系统功能，单一技术难以满足需求，为未来设计综合性更强的嵌入式项目积累信心与思路。

总之，编写此代码如同经历一场知识与技能的小型探险，从技术细节到宏观项目构建，全方位提升了 Arduino 开发能力。

 

任务一：搭建环境并Blink三色LED,以及踩坑

虽然踩了坑，回想起来还是很有收获的

blink

 

https://content.arduino.cc/assets/Blink.ino.elf.uf2

最后还是用最简单的方法让板子闪了起来。

 

 

任务二：学习IMU基础知识，调试IMU传感器，串口打印数据

 

有了上面的经验Arduino不是驾轻就熟的事。别忘了安装Arduino_LSM6DSOX的库

#include <Arduino_LSM6DSOX.h>

float Ax, Ay, Az;
float Gx, Gy, Gz;

void setup() {
  Serial.begin(9600);

  while(!Serial);

  if (!IMU.begin()) {
    Serial.println("初始化 IMU 失败!");
    while (1);
  }

  Serial.print("加速度计采样率 = ");
  Serial.print(IMU.accelerationSampleRate());
  Serial.println("Hz");
  Serial.println();

  Serial.print("陀螺仪采样率 = ");  
  Serial.print(IMU.gyroscopeSampleRate());
  Serial.println("Hz");
  Serial.println();

}

void loop() {

  if (IMU.accelerationAvailable()) {
    IMU.readAcceleration(Ax, Ay, Az);

    Serial.println("加速度计数据: ");
    Serial.print(Ax);
    Serial.print('\t');
    Serial.print(Ay);
    Serial.print('\t');
    Serial.println(Az);
    Serial.println();
  }

  if (IMU.gyroscopeAvailable()) {
    IMU.readGyroscope(Gx, Gy, Gz);
    
    Serial.println("陀螺仪数据: ");
    Serial.print(Gx);
    Serial.print('\t');
    Serial.print(Gy);
    Serial.print('\t');
    Serial.println(Gz);
    Serial.println();
  }

delay(500);

}

 

软件流程图如下：

开始

 

|-- 初始化串口通信，设置波特率为 9600
|-- 等待串口准备就绪
|-- 尝试初始化 IMU（惯性测量单元）
|-- 判断 IMU 初始化是否成功
|-- 若失败，串口输出 “初始化 IMU 失败！” 并进入死循环
|-- 若成功，执行以下操作：
|---- 串口输出加速度计采样率信息
|---- 串口输出陀螺仪采样率信息

进入循环（loop）

 

|-- 判断加速度计数据是否可用
|-- 若可用
|---- 读取加速度计数据（Ax、Ay、Az）
|---- 串口输出 “加速度计数据:” 以及 Ax、Ay、Az 的值
|-- 判断陀螺仪数据是否可用
|-- 若可用
|---- 读取陀螺仪数据（Gx、Gy、Gz）
|---- 串口输出 “陀螺仪数据: ” 以及 Gx、Gy、Gz 的值
|-- 程序延迟 500 毫秒
|-- 循环回到开头，重复上述判断与操作

 

 

任务三：学习PDM麦克风技术知识，调试PDM麦克风，通过串打印

麦克风这还是很特别的

 

Arduino代码如下，别忘了安装WIFININA的库

#include <WiFiNINA.h>
#include <PDM.h>

bool LED_SWITCH = false;

// default number of output channels
static const char channels = 1;

// default PCM output frequency
static const int frequency = 20000;

// Buffer to read samples into, each sample is 16-bits
short sampleBuffer[512];

// Number of audio samples read
volatile int samplesRead;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(LEDB, OUTPUT);
  while (!Serial);
  // Configure the data receive callback
  PDM.onReceive(onPDMdata);

  // Optionally set the gain
  // Defaults to 20 on the BLE Sense and -10 on the Portenta Vision Shields
  // PDM.setGain(30);

  // Initialize PDM with:
  // - one channel (mono mode)
  // - a 16 kHz sample rate for the Arduino Nano 33 BLE Sense
  // - a 32 kHz or 64 kHz sample rate for the Arduino Portenta Vision Shields
  if (!PDM.begin(channels, frequency)) {
    Serial.println("启动PDM失败!");
    while (1);
  }
}

void loop() {
  // Wait for samples to be read
  if (samplesRead) {

    // Print samples to the serial monitor or plotter
    for (int i = 0; i < samplesRead; i++) {
      if (channels == 2) {
        Serial.print("左:");
        Serial.print(sampleBuffer[i]);
        Serial.print(" 右:");
        i++;
      }
      Serial.println(sampleBuffer[i]);

      if (sampleBuffer[i] > 10000 || sampleBuffer[i] <= -10000) {
        LED_SWITCH = !LED_SWITCH;
        if (LED_SWITCH) {
          Serial.println();
          digitalWrite(LEDB, HIGH);
          Serial.println("开启!");
          Serial.println();
          delay(1000);
        }
        else {
          Serial.println();
          digitalWrite(LEDB, LOW);
          Serial.println("关闭!");
          Serial.println();
          delay(1000);
        }
      }
    }

    // Clear the read count
    samplesRead = 0;
  }
}

/**
   Callback function to process the data from the PDM microphone.
   NOTE: This callback is executed as part of an ISR.
   Therefore using `Serial` to print messages inside this function isn't supported.
 * */
void onPDMdata() {
  // Query the number of available bytes
  int bytesAvailable = PDM.available();

  // Read into the sample buffer
  PDM.read(sampleBuffer, bytesAvailable);

  // 16-bit, 2 bytes per sample
  samplesRead = bytesAvailable / 2;
}

 

任务三的软件流程如下：

 

开始

 

|-- 初始化串口通信，设置波特率为 9600
|-- 将引脚（对应 LED）设置为输出模式
|-- 等待串口准备就绪
|-- 配置 PDM（脉冲密度调制）数据接收回调函数（关联onPDMdata函数）
|-- （可选操作，此处代码中注释掉了）设置 PDM 增益
|-- 初始化 PDM，传入通道数和频率参数
|-- 判断 PDM 初始化是否成功
|-- 若失败，串口输出 “启动 PDM 失败！” 并进入死循环

进入循环（loop）

 

|-- 判断是否有音频样本被读取（即samplesRead是否大于 0）
|-- 若有样本被读取：
|---- 遍历已读取的样本（循环变量 i 从 0 到samplesRead - 1）
|------ 判断通道数是否为 2
|-------- 若是，输出 “左:” 及对应样本值，再输出 “右:” 及下一个样本值，并让 i 自增 1
|------ 输出当前样本值（单通道情况或双通道中的一个通道情况）
|------ 判断样本值是否大于 10000 或者小于等于 -10000
|-------- 若是，切换 LED_SWITCH 的状态
|-------- 根据 LED_SWITCH 状态：
|---------- 若为 true（开启）：
|------------ 向串口输出开启提示信息
|------------ 将 LED 引脚置为高电平（点亮 LED）
|------------ 程序延迟 1000 毫秒
|---------- 若为 false（关闭）：
|------------ 向串口输出关闭提示信息
|------------ 将 LED 引脚置为低电平（熄灭 LED）
|------------ 程序延迟 1000 毫秒
|---- 将samplesRead置为 0（清除已读样本计数）
|-- 循环回到开头，重复上述判断与样本处理操作

回调函数 onPDMdata（由 PDM 数据接收触发执行）

 

|-- 查询可用字节数（通过PDM.available获取）
|-- 将数据读取到样本缓冲区（sampleBuffer）
|-- 根据 16 位、每个样本 2 字节的规则，计算已读取的样本数量

 

 

 

 

总结视频如下

 

 

 

arduino rp2040代码包.zip (65.61 KB, 下载次数: 2)

6 天前 上传

点击文件名下载附件