[Funpack2-5] 基于ESP-NOW的ESP32-S3-box-lite飞控监测平台

内容介绍

基于ESP-NOW的ESP32-box-lite飞控监测平台

开发软件: Arduino IDE

硬件：

ESP32-box-lite：飞控监测平台

ESP32-C3 无人机开发板

一、 项目介绍

本项目依托电子森林、得捷电子、硬禾学堂，基于ESP32-BOX-LITE，在ESP-NOW协议上实现了无人机飞控监测平台。本项目通过LCD屏幕、物理按键和实现了数据实时互传显示，取得了良好的效果，具有一定的价值。项目任务： ESP32-BOX-LITE通过提供的ESP-NOW模块自组网在ESP32-BOX-LITE屏上显示飞行状态、距离.... 通过在ESP32-BOX-LITE屏的按键能够实时发送信息给指定无人机的飞控板ESP32-C3

二、 设计思路

本项目设计围绕ESP32-BOX-LITE，首先对ESP32-BOX-LITE的板载硬件进行实验使用，初步掌握板载的IO硬件以及显示实现的功能与实际性能。再根据硬件的具体功能，实现设计。设计步骤如下：

配置ESP32-S3- BOX

2.逻辑思维图

三、硬件介绍

ESP32-S3-BOX AI语音开发套件是乐鑫打造的一个智能语音设备开发平台

ESP32-S3-BOX 既可以用于构建智能音箱，也可以赋能更多物联网设备实现人机语音交互。同时，它还集触摸屏控制、传感器、红外控制器和智能网关等多功能于一体，能够作为全屋设备的控制中枢，支持用户通过语音命令控制或触屏控制，轻松实现圈内智能联动。

ESP32-S3-BOX-Lite 是目前对应的 AIoT 应用开发板，搭载支持 AI 加速的 ESP32-S3 Wi-Fi + Bluetooth 5 (LE) SoC。为用户提供了一个基于语音助手、传感器、红外控制器和智能 Wi-Fi 网关等功能开发和控制智能家居设备的平台。开发板出厂支持离线语音交互功能，用户通过乐鑫丰富的 SDK 和解决方案，能够轻松构建在线和离线语音助手、智能语音设备、HMI 人机交互设备、控制面板、多协议网关等多样的应用。

支持特性：

双麦克风支持远场语音交互高唤醒率的离线语音唤醒高识别率的离线中英文命令词识别可动态配置 200+ 中英文命令词连续识别和唤醒打断灵活可复用的 GUI 框架端到端一站式接入云平台 Pmod™ 兼容接口支持多种外设扩展

ESP32-S3-BOX-Lite 轻量级开发套件。它与 ESP32-S3-BOX 拥有类似的离、在线语音功能，取消了电容触摸面板和 Mute 按键，增加了 3 个由客户自定义的功能按键。

核心微控制器：ESP32-S3

ESP32-S3 是一款集成 2.4 GHz Wi-Fi 和 Bluetooth 5 (LE) 的 MCU 芯片，支持远距离模式 (Long Range)。ESP32-S3 搭载 Xtensa® 32 位 LX7 双核处理器，主频高达 240 MHz，内置 512 KB SRAM (TCM)，具有 45 个可编程 GPIO 管脚和丰富的通信接口。ESP32-S3 支持更大容量的高速 Octal SPI flash 和片外 RAM，支持用户配置数据缓存与指令缓存。

Xtensa® 32 位 LX7 双核处理器，主频高达 240 MHz 内置 512 KB SRAM、384 KB ROM 存储空间，并支持多个外部 SPI、Dual SPI、 Quad SPI、Octal SPI、QPI、OPI flash 和片外 RAM 额外增加用于加速神经网络计算和信号处理等工作的向量指令 (vector instructions) 45 个可编程 GPIO，支持常用外设接口如 SPI、I2S、I2C、PWM、RMT、ADC、UART、SD/MMC 主机控制器和 TWAITM 控制器等基于 AES-XTS 算法的 Flash 加密和基于 RSA 算法的安全启动，数字签名和 HMAC 模块，“世界控制器 (World Controller)”模块

四、 功能介绍

1.初始化开机界面：屏幕显示“Flighting Control Platform”标题及相关信息

2.过6秒自动进入主界面

3.屏幕上显示两架无人机的相关信息

4.程序逻辑会自动处理，无人机太远距离的回调指令发送

5.按指定的按键能让指定的无人机接收指令强行返回安全区

五、 主要代码

/*
   This sketch targets the ESP32-S3-BOX board ONLY
   It demonstrates a compatible Adafruit GFX Graphics Library benchmark sketch
*/

// Testing if the user has selected the right board in the menu
#ifndef  TT21100_ADDR
#error Please select the right board in the Arduino IDE: ESP32-S3-Box
#endif

#include "ESP32_S3_Box_TFT.h"

#include <esp_now.h>
#include <WiFi.h>

// These constants won't change. They're used to give names to the pins used:
const int analogInPin = 1;  // Analog input pin that the potentiometer is attached to

int sensorValue = 0;  // value read from the pot

// 飞控机型一号MAC地址
uint8_t receiverMacAddress1[] = {0x7C,0xDF,0xA1,0xFF,0x31,0x81};

// 飞控机型二号
uint8_t receiverMacAddress2[] = {0x7C,0xDF,0xA1,0xFF,0x32,0x82};

//中文：凌  （这就是存储点阵变量，str_1可以修改成自己喜欢的名称，用函数drawBitmap（）调用就可以了）
static const unsigned char PROGMEM str_1[] =
{ 
0x00,0x40,0x40,0x40,0x23,0xF8,0x20,0x40,0x00,0x40,0x07,0xFE,0x11,0x10,0x12,0x88,
0x24,0x84,0xE1,0xF0,0x23,0x10,0x24,0xA0,0x20,0x40,0x20,0xA0,0x23,0x10,0x0C,0x0C
};

struct MessageData
{
  int xAxisValue;
  int distance;
  bool switchPressed;
  int fanxiang;
};
MessageData messageData;

struct warningMessageData1
{
  bool isReturn;
};
warningMessageData1 warningMessageData1;

struct warningMessageData2
{
  bool isReturn;
};
warningMessageData2 warningMessageData2;

// callback function that will be executed when data is received
void OnDataRecv(const uint8_t * mac, const uint8_t *incomingData, int len) 
{
  if (len == 0)
  {
    return;
  }
  memcpy(&messageData, incomingData, sizeof(messageData));
  String inputData ;
  inputData = inputData + "values " + messageData.xAxisValue + "  " + messageData.distance + "  " + messageData.switchPressed + "  " + messageData.fanxiang;
  Serial.println(inputData);

}


//设备设置
ESP32S3BOX_TFT tft = ESP32S3BOX_TFT();

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  Serial.begin(115200);

  delay(500);

  tft.init();
  tft.setRotation(0); // Landscape orientation
  tft.setTextSize(2);

  Serial.println("TFT Initialized.");

  // large block of text
  tft.fillScreen(ST7789_BLACK);
  tft.setTextWrap(true);
  tft.setTextColor(ST7789_WHITE);

  //设置标题：飞控监测平台
  tft.setCursor(80, 2);
  tft.setTextSize(3);
  tft.print("Flighting");
  tft.setCursor(20, 30);
  tft.print("Control Platform");

  //硬件相关信息
  tft.setTextSize(2);
  tft.setCursor(0, 80);
  tft.print(" Chip Model: " + String(ESP.getChipModel()));
  tft.setCursor(0, 110);
  tft.print(" rotation: " + String(tft.getRotation()));
  tft.setCursor(0, 140);
  tft.print(" " + String(tft.width()) + " x " + String(tft.height()));

  //显示中文测试
  //tft.drawBitmap(26, 110, str_1, 16, 16, 1); //在坐标X:26  Y:110的位置显示中文字符凌
  
  delay(7000);
  Serial.println("Done!");
  tft.fillScreen(ST7789_BLACK);

  WiFi.mode(WIFI_STA);

  // Init ESP-NOW 初始化
  if (esp_now_init() != ESP_OK) 
  {
    Serial.println("Error initializing ESP-NOW");
    return;
  }
  else
  {
    Serial.println("Succes: inited ESP-NOW");
  } 

  esp_now_register_recv_cb(OnDataRecv);

}

void loop() {
  sensorValue = analogRead(analogInPin);
  tft.fillRect(10, 90, 120, 22, ST7789_BLUE);
  tft.fillRect(10, 210, 120, 22, ST7789_BLUE);

  //飞控机型一号
  if (10==messageData.xAxisValue){
    tft.setCursor(0, 5);
    tft.setTextColor(ST7789_YELLOW);
    tft.setTextSize(2);
    tft.println("-Aircraft type XYZ001-");
    tft.fillRect(180, 35, 90, 28, ST7789_BLUE);
    tft.fillRect(180, 60, 90, 28, ST7789_BLUE);    
    tft.setCursor(0, 40);
    tft.setTextColor(ST7789_WHITE);
    if (1==messageData.fanxiang)
      tft.println(" Flying Status: Top   ");
    if (2==messageData.fanxiang)
      tft.println(" Flying Status: Left  ");
    if (3==messageData.fanxiang)
      tft.println(" Flying Status: Bottom");
    if (4==messageData.fanxiang)
      tft.println(" Flying Status: Right ");
    tft.println(" ");
    tft.println(" Line Distance: " + String(messageData.distance) + " m");

    //安全距离预警
    if(35==messageData.distance){
      warningMessageData1.isReturn = 1;
      esp_err_t result1 = esp_now_send(receiverMacAddress1, (uint8_t *) &warningMessageData1, sizeof(warningMessageData1));
      if (result1 == ESP_OK) 
      {
        Serial.println("Sent with success");
      }
      else 
      {
        Serial.println("Error sending the data");
      } 
      warningMessageData1.isReturn = 0;
    }

  }

   //飞控机型二号
  if (11==messageData.xAxisValue){
    tft.setCursor(0, 120);
    tft.setTextColor(ST7789_GREEN);  tft.setTextSize(2);
    tft.println("-Aircraft type ABC001-");
    tft.fillRect(180, 155, 90, 28, ST7789_BLUE);
    tft.fillRect(180, 180, 90, 28, ST7789_BLUE);        
    tft.setCursor(0, 160);
    tft.setTextColor(ST7789_WHITE);
    if (1==messageData.fanxiang)
      tft.println(" Flying Status: Top   ");
    if (2==messageData.fanxiang)
      tft.println(" Flying Status: Left  ");
    if (3==messageData.fanxiang)
      tft.println(" Flying Status: Bottom");
    if (4==messageData.fanxiang)
      tft.println(" Flying Status: Right ");
    tft.println(" ");
    tft.println(" Line Distance: " + String(messageData.distance) + " m");

    //安全距离预警
    if(35==messageData.distance){
      warningMessageData2.isReturn = 1;
      esp_err_t result1 = esp_now_send(receiverMacAddress1, (uint8_t *) &warningMessageData2, sizeof(warningMessageData2));
      if (result1 == ESP_OK) 
      {
        Serial.println("Sent with success");
      }
      else 
      {
        Serial.println("Error sending the data");
      } 
      warningMessageData2.isReturn = 0;
    }

  }

  //按下左键 发送消息给 飞控机型一号 强行返程
  if ((2800<sensorValue) && (3500>sensorValue)){
    Serial.println("Button Left");
    warningMessageData1.isReturn = 1;
    esp_err_t result1 = esp_now_send(receiverMacAddress1, (uint8_t *) &warningMessageData1, sizeof(warningMessageData1));
    if (result1 == ESP_OK) 
    {
      Serial.println("Sent with success");        
    }
    else 
    {
      Serial.println("Error sending the data");
    }
    tft.setCursor(0, 90);
    tft.println(" Go Home!!!");
    warningMessageData1.isReturn = 0;
  }

  //按下中键
  if ((2000<sensorValue) && (2700>sensorValue)){
    Serial.println("Button Middle");
  }

  //按下右键  发送消息给 飞控机型一号 强行返程
  if ((500<sensorValue) && (1200>sensorValue)){
    Serial.println("Button Right");
    warningMessageData2.isReturn = 1;
    esp_err_t result2 = esp_now_send(receiverMacAddress1, (uint8_t *) &warningMessageData2, sizeof(warningMessageData2));
    if (result2 == ESP_OK) 
    {
      Serial.println("Sent with success");        
    }
    else 
    {
      Serial.println("Error sending the data");
    }
    tft.setCursor(0, 210);
    tft.println(" Go Home!!!");
    warningMessageData2.isReturn = 0;
  }

  delay(600);
}

六、 活动总结与未来计划

通过对本项目的学习，我对esp32模块又有了进一步的了解，目前实现功能锻炼了我的动手能力和编程能力，对嵌入式开发有了新的体会，受益匪浅。计划后续还会针对项目加强改进，比如整合LGVL,语音指令等，未来期望再次参加活动，了解并学习更多的知识，掌握更多的技能，开拓电子芯片在生活中运用的视野，改变思维模式，在专业上有既定的发展方向。