【得捷Follow me第3期】+ 自定分任务（Ros X ESP32-C3）

夷则玖

【得捷Follow me第3期】+ 自定分任务（Ros X ESP32-C3） [复制链接]

 

第一部分：

    视频地址：视频

 

第二部分：

    任务1：使用MicroPython系统 

        任务介绍：使用Thonny ide可以极其方便地安装MicroPython系统、安装官方库和编辑代码等等

        功能展示：

            安装好Thonny之后，打开Thonny，用c to usb线连接Seeed XIAO Esp32-C3和电脑

            然后在Thonny右下角选择Configure interpreter

        然后选择"MicroPython(Esp32-C3)" >>> "USB JTAG/serial debug..." >>>"安装或更新MicroPython(Esptool)"

        接着在弹出窗口选择"USB JTAG/serial debug..." >>> "Esp32-C3" >>>"eapressif · Esp32-C3">>>选择版本

        最后单击“安装”，这样就安装好MicroPython了。

        说明：若下载缓慢，由于众所周知的原因，需科学上网。

        心得建议：Micro是个非常易于使用的语言，有丰富的配套资源以及库，在以后的开发中利用其可以省时省力

    任务2：驱动扩展板上的OLED屏幕

    任务3：控制蜂鸣器播放音乐

        任务介绍：这里将任务二三合并一起完成会更有趣。驱动屏幕显示文字和图形同时播放音乐。“Little star”是一首旋律极为简单的歌适合用蜂鸣器播放，同时用屏幕显示歌词并闪烁星星

        主要代码：

            导入库，random用于随机星星的尺寸以及位置，math用于计算星星关键点的坐标，ssd1306用于驱动屏幕，machine需要在micropython环境导入。

import machine
import time
from machine import Pin, SoftI2C
import ssd1306
import math
import random

            屏幕参数设置

#Pin assignment
i2c = SoftI2C(scl=Pin(7), sda=Pin(6))  # Adjust the Pin numbers based on your connections
oled_width = 128
oled_height = 64
oled = ssd1306.SSD1306_I2C(oled_width, oled_height, i2c)
oled.fill(0)  # Clear the screen

            蜂鸣器参数设置，从官方例程中可以获得这些音符对应的频率

# Buzzer settings
buzzer_pin = machine.Pin(5, machine.Pin.OUT)
buzzer = machine.PWM(buzzer_pin)
#buzzer.freq(1047)

# Defining frequency of each music note
NOTE_C4 = 262
NOTE_D4 = 294
NOTE_E4 = 330
NOTE_F4 = 349
NOTE_G4 = 392
NOTE_A4 = 440
NOTE_B4 = 494
NOTE_C5 = 523
NOTE_D5 = 587
NOTE_E5 = 659
NOTE_F5 = 698
NOTE_G5 = 784
NOTE_A5 = 880
NOTE_B5 = 988

            编辑小星星的音符以及时值

# Music notes of the song, 0 is a rest/pulse
notes = [
    NOTE_C5,NOTE_C5,NOTE_G5,NOTE_G5,NOTE_A5,NOTE_A5,NOTE_G5,0,
    NOTE_F5,NOTE_F5,NOTE_E5,NOTE_E5,NOTE_D5,NOTE_D5,NOTE_C5,0,
    NOTE_G5,NOTE_G5,NOTE_F5,NOTE_F5,NOTE_E5,NOTE_E5,NOTE_D5,0,
    NOTE_G5,NOTE_G5,NOTE_F5,NOTE_F5,NOTE_E5,NOTE_E5,NOTE_D5,0,
    NOTE_C5,NOTE_C5,NOTE_G5,NOTE_G5,NOTE_A5,NOTE_A5,NOTE_G5,0,
    NOTE_F5,NOTE_F5,NOTE_E5,NOTE_E5,NOTE_D5,NOTE_D5,NOTE_C5,0
]

# Durations (in ms) of each music note of the song
# Quarter Note is 250 ms when songSpeed = 1.0
durations = [
    250,250,250,250,250,250,500,0,
    250,250,250,250,250,250,500,0,
    250,250,250,250,250,250,500,0,
    250,250,250,250,250,250,500,0,
    250,250,250,250,250,250,500,0,
    250,250,250,250,250,250,500,0
]

            编辑“Little Star”台词

lyrics = [
    "Twinkle","twinkle","little","star",
    "how i","wonder","what you","are",
    "up a","-bove the","world so","high",
    "like a","diamond","in the","sky",
    "Twinkle","twinkle","little","star",
    "how i","wonder","what you","are"
]

            定义画星星函数

def draw_star(x,y,size):
    angle = 72
    outer_points = []
    inner_points = []
    
    for i in range(5):
        outer_points.append((x + size * math.cos(math.radians(i * angle)), y + size * math.sin(math.radians(i * angle))))
        inner_points.append((x + size / 2 * math.cos(math.radians(i * angle + angle / 2)), y + size / 2 * math.sin(math.radians(i * angle + angle / 2))))
    
    for i in range(5):
        oled.line(math.floor(outer_points[i][0]), math.floor(outer_points[i][1]), math.floor(inner_points[i][0]), math.floor(inner_points[i][1]),1)
        oled.line(math.floor(inner_points[i][0]), math.floor(inner_points[i][1]), math.floor(outer_points[(i+1)%5][0]), math.floor(outer_points[(i+1)%5][1]),1)

            定义播放歌曲函数

def play_song():
    total_notes = len(notes)
    for i in range(total_notes):
        current_note = notes[i]
        wait = durations[i]*2
        lyric = lyrics[math.floor(i/2)]
        oled.fill(0)  # Clear the screen
        oled.text(lyric, 20, 30)
        if current_note != 0:
            buzzer.freq(current_note)  # Set frequency of the note
            buzzer.duty(10)  # Set duty cycle for sound
        else:
            buzzer.duty(0)  # Turn off the sound
        draw_star(random.randint(0,127),random.randint(0,63),random.randint(10,20))
        oled.show()  # Show the text
        time.sleep_ms(wait-100)
        buzzer.duty(0)  # Turn off the sound
        time.sleep_ms(100)

            最后是主函数

while True:
    # Play the song
    play_song()

        功能展示：

        说明：使用这个程序实现了一边听小星星，一边看星星闪烁，还能看小星星英文歌词学英语

        心得建议：要是屏幕是彩屏再大一些就好了

    任务4：连接WiFi网络

    任务5：使用外部传感器

        任务介绍：将任务四五合并为一个任务完成，能获取室内外温度和湿度，更完善了桌面小助手

        主要代码：

            导入必要的库，便于从api获取信息

import time
from machine import Pin, SoftI2C
import ssd1306
import math
import ahtx0
import network
import urequests
import ujson

            然后是相关配置，根据官方例程修改，然后获取一个天气api

# ESP8266 Pin assignment
i2c = SoftI2C(scl=Pin(7), sda=Pin(6))  # Adjust the Pin numbers based on your connections
oled_width = 128
oled_height = 64
oled = ssd1306.SSD1306_I2C(oled_width, oled_height, i2c)

sensor = ahtx0.AHT10(i2c)

station = network.WLAN(network.STA_IF)
station.active(True)

# Network settings
wifi_ssid = "你的WiFi名称"
wifi_password = "WiFi密码"
url = "https://api.seniverse.com/v3/weather/now.json?key=你的key&location=changsha&language=en&unit=c"

print("Scanning for WiFi networks, please wait...")
authmodes = ['Open', 'WEP', 'WPA-PSK' 'WPA2-PSK4', 'WPA/WPA2-PSK']
for (ssid, bssid, channel, RSSI, authmode, hidden) in station.scan():
    print("* {:s}".format(ssid))
    print("   - Channel: {}".format(channel))
    print("   - RSSI: {}".format(RSSI))
    print("   - BSSID: {:02x}:{:02x}:{:02x}:{:02x}:{:02x}:{:02x}".format(*bssid))
    print()

# Continually try to connect to WiFi access point
while not station.isconnected():
    # Try to connect to WiFi access point
    print("Connecting...")
    station.connect(wifi_ssid, wifi_password)
    time.sleep(10)

# Display connection details
print("Connected!")
print("My IP Address:", station.ifconfig()[0])

            最后是主函数，隔十秒重新获取室外温度

while True:
    # Perform HTTP GET request on a non-SSL web
    response = urequests.get(url)
    # Check if the request was successful
    if response.status_code == 200:
        # Parse the JSON response
        data = ujson.loads(response.text)
        temp = data["results"][0]["now"]["temperature"]
        
        # Clear the OLED display
        oled.fill(0)
        
        # Display the New York date and time on separate lines
        oled.text("R T :%0.2fC" % sensor.temperature, 0, 10)
        oled.text("A T : %0.2fC" % float(temp), 0, 20)
        oled.text("Humi:%0.2f%%" % sensor.relative_humidity, 0, 30)
        oled.text("City:ChangSha" , 0, 40)
        
        oled.show()  # Show the text
    else:
        oled.text("Failed to get the time for Changsha",0,0)
        # Update the display
        oled.show()
    time.sleep(10)

            

        功能展示：

        心得建议：第一次玩api，获取信息并显示出来，太酷啦

    任务6：将esp32作为一个ros节点，控制ros外设

        任务介绍：近期正好在研究ros，再加上esp32有的WiFi功能，于是想用esp作为一个jros节点，在主机端通过wifi控制esp32的外设。目前绝大部分机器人是无线连接，如果想要控制mcu就要通过无线的方式。可应用在智能家居与家居机器人的融合领域。由于micropython中没找到ros库，所以这个任务将使用vscode+platformio完成。

        主要代码：

            导入头文件并进行ros节点的初始化

#include <WiFi.h>
#include <ros.h>
#include <std_msgs/String.h>

// define relay_pin according to pin diagram
#define relay_pin D10

// connect setting
const char* ssid     = "WiFi名称";//需要和ros主机在同一WiFi下
const char* password = "密码";
// Set the rosserial socket server IP address
IPAddress server(192,168,3,33);//ros主机的ip地址，用逗号分隔
// Set the rosserial socket server port
const uint16_t serverPort = 11411;

// Ros setting
ros::NodeHandle nh;
// Make a chatter publisher
std_msgs::String str_msg;
// node name: esp32relay
ros::Publisher chatter("esp32relay", &str_msg);

            主函数，如果ros主机订阅esp32节点，则将10io口设为高电平，否则设为低电平

void loop() {
  if (nh.connected()) {
    Serial.println("Connected");
    digitalWrite(relay_pin, HIGH);
    delay(1000);
  } else {
    Serial.println("Not Connected");
    digitalWrite(relay_pin, LOW);
    delay(1000);
  }
  nh.spinOnce();
  // Loop exproximativly at 1Hz
  delay(1000);
}

            此外还需要ros端安装相关依赖

sudo apt-get install ros-${ROS_DISTRO}-rosserial-arduino
sudo apt-get install ros-${ROS_DISTRO}-rosserial

            然后在该1功能包下新建launch文件夹，在launch文件夹下创建esprelay.launch这个启动文件，输入以下代码

<launch>
    <node name="rosserial_python" pkg="serial_node.py" type="serial_node" output="screen">
        <param name="port" value="tcp" />
    </node>
</launch>

            最后打开ros主机终端，输入以下命令

roslaunch rosserial_python esprelay.launch

 

        功能展示：

            成功控制继电器打开了风扇

        说明：ros端使用的是Ubuntu18.04 Ros版本是Melodic

        心得建议：使用了与MQTT完全不同的方式，成功使用ros注册节点无线控制外设

第三部分：

    可编译下载的代码：源码