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[ESP8266/ESP32] Firebeetle 2 ESP32-S3 的实时摄像头小车

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所需材料

  • Firebeetle2 ESP32-S3
  • OV2640摄像头
  • L298N模块
  • TT马达 X 2
  • 计算机(用于编程)
  • Arduino IDE

准备工作

硬件连接

OV2640直接安装在Firebeetle 2 ESP32-S3 上即可

L298N OUT

马达没有正负极,需调整OUT1跟2的马达线确认转动方向)

  1. OUT1:左轮马达线1
  2. OUT2:左轮马达线2
  3. OUT3:右轮马达线1
  4. OUT4:右轮马达线2

L298 IN

  1. IN1:Firebeetle 2 ESP32-s3的D13
  2. IN2:Firebeetle 2 ESP32-s3的D12
  3. IN3:Firebeetle 2 ESP32-s3的D11
  4. IN4:Firebeetle 2 ESP32-s3的D10

L298N 电源

  1. GND:Firebeetle 2 ESP32-S3的GND + - 外接12V电源的负极
  2. +12V:外接12V电源的正极
  3. +5V:Firebeetle 2 ESP32-S3的VCC

完整代码

#include <WiFi.h>  // 包含用于连接WiFi的库

#include <ESPAsyncWebServer.h>  // 包含用于创建异步Web服务器的库
#include "esp_camera.h"  // 包含ESP32摄像头库
#include "DFRobot_AXP313A.h"  // 包含DFRobot_AXP313A电源管理模块库

DFRobot_AXP313A axp;  // 创建DFRobot_AXP313A对象,用于管理电源

const char* ssid = "eva";  // 定义WiFi网络的名称
const char* password = "12345678";  // 定义WiFi网络的密码

const int motorDirection1 = 21;  // 定义用于控制电机方向的引脚
const int motorDirection2 = 12;
const int motorDirection3 = 13;
const int motorDirection4 = 14;

// 定义摄像头引脚
const int XCLK_GPIO_NUM = 45;
const int PWDN_GPIO_NUM = -1;  // 不使用该引脚
const int RESET_GPIO_NUM = -1;  // 不使用该引脚
const int SIOD_GPIO_NUM = 1;
const int SIOC_GPIO_NUM = 2;
const int Y9_GPIO_NUM = 48;
const int Y8_GPIO_NUM = 46;
const int Y7_GPIO_NUM = 8;
const int Y6_GPIO_NUM = 7;
const int Y5_GPIO_NUM = 4;
const int Y4_GPIO_NUM = 41;
const int Y3_GPIO_NUM = 40;
const int Y2_GPIO_NUM = 39;
const int VSYNC_GPIO_NUM = 6;
const int HREF_GPIO_NUM = 42;
const int PCLK_GPIO_NUM = 5;

AsyncWebServer server(80);  // 创建一个异步Web服务器对象,监听端口80

bool motorRunning = false;  // 布尔变量,用于跟踪电机是否正在运行

void configInitCamera() {
  camera_config_t config;

  // 摄像头配置参数
  config.ledc_channel = LEDC_CHANNEL_0;  // LEDC通道0用于控制LED闪光灯
  config.ledc_timer = LEDC_TIMER_0;  // 使用LEDC计时器0
  config.pin_d0 = Y2_GPIO_NUM;  // 配置摄像头数据引脚
  config.pin_d1 = Y3_GPIO_NUM;
  config.pin_d2 = Y4_GPIO_NUM;
  config.pin_d3 = Y5_GPIO_NUM;
  config.pin_d4 = Y6_GPIO_NUM;
  config.pin_d5 = Y7_GPIO_NUM;
  config.pin_d6 = Y8_GPIO_NUM;
  config.pin_d7 = Y9_GPIO_NUM;
  config.pin_xclk = XCLK_GPIO_NUM;  // 配置时钟引脚
  config.pin_pclk = PCLK_GPIO_NUM;  // 配置像素时钟引脚
  config.pin_vsync = VSYNC_GPIO_NUM;  // 配置帧同步引脚
  config.pin_href = HREF_GPIO_NUM;  // 配置行同步引脚
  config.pin_sscb_sda = SIOD_GPIO_NUM;  // 配置SCCB数据引脚
  config.pin_sscb_scl = SIOC_GPIO_NUM;  // 配置SCCB时钟引脚
  config.pin_pwdn = PWDN_GPIO_NUM;  // 配置电源引脚
  config.pin_reset = RESET_GPIO_NUM;  // 配置重置引脚
  config.xclk_freq_hz = 20000000;  // 配置时钟频率为20 MHz
  config.pixel_format = PIXFORMAT_JPEG;  // 配置像素格式为JPEG

  if (psramFound()) {
    config.frame_size = FRAMESIZE_VGA;  // 如果存在PSRAM,则使用VGA分辨率
    config.jpeg_quality = 30;  // JPEG图像质量
    config.fb_count = 2;  // 分配两个图像缓冲区
    config.grab_mode = CAMERA_GRAB_LATEST;  // 采集模式为最新帧
  } else {
    config.frame_size = FRAMESIZE_QVGA;  // 如果没有PSRAM,则使用QVGA分辨率
    config.jpeg_quality = 60;  // JPEG图像质量
    config.fb_count = 1;  // 分配一个图像缓冲区
  }

  esp_err_t err = esp_camera_init(&config);  // 初始化摄像头
  if (err != ESP_OK) {
    Serial.printf("Camera initialization failed, error code 0x%x", err);  // 如果初始化失败,打印错误消息
    delay(1000);  // 等待1秒
    ESP.restart();  // 重启ESP32
  }
}
///定义了一个HTML模板,用于创建一个包含摄像头图像和控制按钮的Web页面///
const char* htmlTemplate = R"(
<html>
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <style>
    .button-container {
      display: flex;
      justify-content: center;
    }
    .button {
      width: 250px;
      height: 250px;
      border-radius: 50%;
      font-size: 80px;
      margin: 5px;
    }
    .button-blank{
      background-color: white;
      width: 250px;
      height: 250px;
      border-radius: 50%;
      font-size: 40px;
      margin: 5px;
    }
    .image-container {
      text-align: center;
    }
    #cameraImage {
      width: 640px;
      height: auto;
    }
  </style>
</head>
<body>
  <h1>Camera Car Control</h1>
  <div class="image-container">
    <img id="cameraImage">
  </div>
  <div class="button-container">
    <button class="button" onmousedown='startMotor("forward")' ontouchstart='startMotor("forward")' onmouseup='stopMotor()' ontouchend='stopMotor()'>↑</button>
  </div>
  <div class="button-container">
    <button class="button" onmousedown='startMotor("left")' ontouchstart='startMotor("left")' onmouseup='stopMotor()' ontouchend='stopMotor()'>←</button>
    <button class="button-blank"></button>
    <button class="button" onmousedown='startMotor("right")' ontouchstart='startMotor("right")' onmouseup='stopMotor()' ontouchend='stopMotor()'>→</button>
  </div>
  <div class="button-container">
    <button class="button" onmousedown='startMotor("backward")' ontouchstart='startMotor("backward")' onmouseup='stopMotor()' ontouchend='stopMotor()'>↓</button>
  </div>
  <script>
    function updateCameraImage() {
      var imageElement = document.getElementById("cameraImage");
      imageElement.src = "/image?" + new Date().getTime();
      setTimeout(updateCameraImage, 200);
    }

    function startMotor(direction) {
      motorRunning = true;
      fetch('/startMotor?direction=' + direction);
    }

    function stopMotor() {
      motorRunning = false;
      fetch('/stopMotor');
    }

    updateCameraImage();
  </script>
</body>
</html>

)";
void handleImage(AsyncWebServerRequest* request) {
  camera_fb_t* fb = esp_camera_fb_get();  // 获取摄像头图像帧缓冲
  if (fb) {
    AsyncWebServerResponse* response = request->beginResponse_P(200, "image/jpeg", fb->buf, fb->len);  // 创建图像响应对象
    request->send(response);  // 发送图像响应
    esp_camera_fb_return(fb);  // 释放图像帧缓冲
  }
}

void handleRoot(AsyncWebServerRequest* request) {
  char dynamicContent[512];
  snprintf(dynamicContent, sizeof(dynamicContent), R"(
    <p><button onmousedown='startMotor("forward")' ontouchstart='startMotor("forward")' onmouseup='stopMotor()' ontouchend='stopMotor()'>Forward</button></p>
    <p><button onmousedown='startMotor("backward")' ontouchstart='startMotor("backward")' onmouseup='stopMotor()' ontouchend='stopMotor()'>Backward</button></p>
    <p><button onmousedown='startMotor("left")' ontouchstart='startMotor("left")' onmouseup='stopMotor()' ontouchend='stopMotor()'>Left</button></p>
    <p><button onmousedown='startMotor("right")' ontouchstart='startMotor("right")' onmouseup='stopMotor()' ontouchend='stopMotor()'>Right</button></p>
  )");  // 创建动态HTML内容,包含按钮控制小车运动

  char html[8192];
  snprintf(html, sizeof(html), htmlTemplate, dynamicContent);  // 使用HTML模板插入动态内容

  request->send(200, "text/html", html);  // 发送HTML响应
}

void handleMotorRequest(AsyncWebServerRequest* request) {
  String direction = request->arg("direction");  // 从请求中获取控制方向参数

  if (direction == "forward") {
    // 控制前进逻辑
    digitalWrite(motorDirection1, HIGH);
    digitalWrite(motorDirection2, LOW);
    digitalWrite(motorDirection3, HIGH);
    digitalWrite(motorDirection4, LOW);
  } else if (direction == "backward") {
    // 控制后退逻辑
    digitalWrite(motorDirection1, LOW);
    digitalWrite(motorDirection2, HIGH);
    digitalWrite(motorDirection3, LOW);
    digitalWrite(motorDirection4, HIGH);
  } else if (direction == "right") {
    // 控制左转逻辑
    digitalWrite(motorDirection3, HIGH);
    digitalWrite(motorDirection4, LOW);
    digitalWrite(motorDirection1, LOW);
    digitalWrite(motorDirection2, HIGH);
  } else if (direction == "left") {
    // 控制右转逻辑
    digitalWrite(motorDirection3, LOW);
    digitalWrite(motorDirection4, HIGH);
    digitalWrite(motorDirection1, HIGH);
    digitalWrite(motorDirection2, LOW);
  }

  // 可以添加其他控制逻辑,例如速度控制等

  request->send(200, "text/plain", "Motor " + direction);  // 发送文本响应,表示控制成功
}

void handleStopMotor(AsyncWebServerRequest* request) {
  // 停止电机
  digitalWrite(motorDirection1, LOW);
  digitalWrite(motorDirection2, LOW);
  digitalWrite(motorDirection3, LOW);
  digitalWrite(motorDirection4, LOW);

  request->send(200, "text/plain", "Motor Stopped");  // 发送文本响应,表示电机已停止
}
void setup() {
  pinMode(motorDirection1, OUTPUT);  // 设置电机方向引脚1为输出
  pinMode(motorDirection2, OUTPUT);  // 设置电机方向引脚2为输出
  pinMode(motorDirection3, OUTPUT);  // 设置电机方向引脚3为输出
  pinMode(motorDirection4, OUTPUT);  // 设置电机方向引脚4为输出
  Serial.begin(115200);  // 初始化串口通信,波特率为115200

  // 循环检查电源管理模块初始化是否成功
  while (axp.begin() != 0) {
    Serial.println("Initialization error. Retrying...");  // 打印初始化错误消息
    delay(1000);  // 等待1秒
  }
  axp.enableCameraPower(axp.eOV2640);  // 启用摄像头电源

  configInitCamera();  // 初始化摄像头配置

  WiFi.mode(WIFI_STA);  // 设置WiFi模式为站点模式(连接到现有网络)
  WiFi.begin(ssid, password);  // 连接到WiFi网络,使用提供的SSID和密码
  WiFi.setSleep(false);  // 禁用WiFi休眠模式

  // 循环检查WiFi连接状态,直到连接成功
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    Serial.print(".");  // 打印连接指示符
    delay(500);  // 等待0.5秒
  }
  Serial.println(WiFi.localIP());  // 打印本地IP地址

  server.on("/", HTTP_GET, handleRoot);  // 处理根路径的GET请求,调用handleRoot函数
  server.on("/image", HTTP_GET, handleImage);  // 处理图像路径的GET请求,调用handleImage函数
  server.on("/startMotor", HTTP_GET, handleMotorRequest);  // 处理启动电机的GET请求,调用handleMotorRequest函数
  server.on("/stopMotor", HTTP_GET, handleStopMotor);  // 处理停止电机的GET请求,调用handleStopMotor函数

  server.begin();  // 启动Web服务器
}

void loop() {
  // 这里可以放置与摄像头相关的代码,用于持续获取和处理摄像头图像
}

代码说明

当你看这段代码时,可以按照以下步骤来理解它:

步骤 1:导入库和声明全局变量

在这一步,首先导入所需的库,包括WiFi、异步Web服务器、ESP32摄像头以及电源管理模块。然后,创建一个DFRobot_AXP313A对象(axp),定义WiFi的名称和密码,以及电机和摄像头的引脚。

#include <WiFi.h>
#include <ESPAsyncWebServer.h>
#include "esp_camera.h"
#include "DFRobot_AXP313A.h"

DFRobot_AXP313A axp;
const char* ssid = "eva";
const char* password = "12345678";

const int motorDirection1 = 21;
const int motorDirection2 = 12;
const int motorDirection3 = 13;
const int motorDirection4 = 14;

// 定义摄像头引脚
const int XCLK_GPIO_NUM = 45;
const int PWDN_GPIO_NUM = -1;
const int RESET_GPIO_NUM = -1;
// ... (其他摄像头引脚的定义)

步骤 2:初始化摄像头配置

这一步创建了一个函数configInitCamera,用于配置摄像头的各项参数,并初始化摄像头。如果初始化失败,会打印错误消息并重启ESP32。

void configInitCamera() {
  // ... (摄像头配置参数的设置)

  esp_err_t err = esp_camera_init(&config);
  if (err != ESP_OK) {
    // 处理摄像头初始化失败的情况
    Serial.printf("Camera initialization failed, error code 0x%x", err);
    delay(1000);
    ESP.restart();
  }
}

步骤 3:定义HTML模板

在这一步,定义了一个HTML模板,用于创建包含摄像头图像和控制按钮的Web页面。CSS样式和HTML内容都包含在模板中。

const char* htmlTemplate = R"(
<html>
<head>
  <!-- (CSS样式的定义省略) -->
</head>
<body>
  <!-- (HTML内容的定义省略) -->
</body>
</html>
)";

步骤 4:处理Web请求

这一步定义了两个函数,handleImage用于处理获取摄像头图像的请求,而handleRoot处理根路径的请求,返回包含控制按钮的HTML页面。

void handleImage(AsyncWebServerRequest* request) {
  // 处理获取摄像头图像的请求
  camera_fb_t* fb = esp_camera_fb_get();
  if (fb) {
    AsyncWebServerResponse* response = request->beginResponse_P(200, "image/jpeg", fb->buf, fb->len);
    request->send(response);
    esp_camera_fb_return(fb);
  }
}

void handleRoot(AsyncWebServerRequest* request) {
  // 处理根路径的请求,返回包含控制按钮的HTML页面
  // ... (HTML内容的生成省略)
}

步骤 5:设置电机方向引脚

在setup函数中,设置电机方向引脚为输出,并进行其他初始化操作,包括串口通信、电源管理模块的初始化、摄像头电源的启用,以及摄像头配置的初始化。

void setup() {
  // ... (其他初始化代码省略)

  pinMode(motorDirection1, OUTPUT);
  pinMode(motorDirection2, OUTPUT);
  pinMode(motorDirection3, OUTPUT);
  pinMode(motorDirection4, OUTPUT);
  Serial.begin(115200);

  while (axp.begin() != 0) {
    // 循环检查电源管理模块初始化是否成功
    Serial.println("Initialization error. Retrying...");
    delay(1000);
  }
  axp.enableCameraPower(axp.eOV2640);

  configInitCamera();

  // ... (WiFi连接和Web服务器的初始化省略)
}

步骤 6:循环主程序

最后,在loop函数中,可以添加与摄像头相关的代码,用于持续获取和处理摄像头图像。目前这部分的代码是空的,可以根据需要添加额外的功能。

通过按照这些步骤逐一阅读代码,你可以更好地理解代码的结构和功能。



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