1、正点原子STM32F407探索者 + openmv3——串口通信

最近在用stm32f407探索者做滚球，一开始使用的摄像头是openmv3（openmv4太贵）——实时检测小球坐标（x，y），然后把x和y发送到407开发板的LCD显示。

openmv的好处是可以使用otsu（大津算法）自动检测阈值，而ov摄像头只能手动调阈值才能找出最佳二值化效果。

# 自动检测阈值
img = sensor.snapshot()
t=img.get_histogram().get_threshold()

openmv最人性化的就是允许我们在嵌入式上使用Python来编程，比如调用方法，就可以获得一个列表，包含所有色块的信息，遍历所有色块后找出面积最大的就是小球。

img = sensor.snapshot()  #获取图像
    img.binary([th])   # 二值化
    img.draw_rectangle(ROI,color=(220,20,60))   #画出roi区域
    blobs=img.find_blobs([thresholds], roi=ROI,pixels_threshold=100, area_threshold=100, merge=True)   #根据pixels_threshold=100, area_threshold=100在roi区域寻找所有色块
    if blobs:
        data=[]                                                                                     
        cx_max = 0                                         #面积最大的色块x坐标清零
        cy_max = 0                                         #面积最大的色块y坐标清零
        pixel_max = 0                                      #面积最大的色块面积清零
        for b in blobs:
            if b.pixels() >= pixel_max :                   #遍历所有色块，找到面积最大的一块。
                cx_max = b.cx()
                cy_max = b.cy()
                pixel_max = b.pixels()
        img.draw_cross(cx_max,cy_max)
        img.draw_circle(cx_max,cy_max,30)

openmv虽然操作简单准确，但是我们在openmv和407通信这个地方折腾了很久。

STM32F407有6个串口，每个串口对应的I/O可以从芯片原理图中对应找到，对于其串口1，PA9端口对应串口1的发送端，PA10端口对应串口1的接收端。下面是我在407开发板的原理图上截取的串口1的部分：

一开始我们想的很简单，先初始化串口，然后用write函数发送就ok了。

uart = UART(3, 115200)  #串口3，波特率115200
uart.write(data_out +'\n') 

实际上，openmv得先把数据打包好，设置帧头，407再根据帧头按位接收数据。

（一）openmv发送数据
uart = pyb.UART(3, 115200)  #串口3，波特率115200
uart.init(115200, bits=8, parity=None, stop=1)  #8位数据位，无校验位，1位停止位
def send_data_packet(x, y):
    temp = struct.pack("=8)
        {
            state = 0;
            Data_Processing(RxBuffer,_data_cnt);
        }
    }
    else
        state = 0;
}
void USART1_IRQHandler(void)			 
{
	u8 temp;
	if( USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)!=RESET )
	{
		USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE);
		temp = USART_ReceiveData(USART1);
		Receive_Prepare(temp);
	}
}

代码中的X,Y就是openmv发送给407的球心坐标了。

2、正点原子STM32F407探索者 + OV2640

相比于支持python的openmv，ov系列摄像头就很原始了，关于ov系列，我们一开始考虑了两个选择——2640和7670。

OV7670，30W像素，带FIFO模块.......

OV2640，200W像素，不带FIFO模块，先读一行像素，再跳到下一行重新开始读取新一行像素（见下面代码第一个if）......

又在淘宝上对比了一系列参数，最终权衡之下选择了贵了三十块钱的2640。

2640用到了407芯片自带的数字摄像头接口DCMI，DCMI支持DMA。初始化时钟 →初始化OV2640（初始化IO口 ，上电，并复位 ，执行初始化序列）→设置图像窗口设置和图像输出大小设置，可以调整图像大小或者缩放模式 →初始化DCMI（配置相关引脚的复用功能，使能DCMI时钟，设置DCMI工作模式及PCLK/HSYNC/VSYNC等参数，设置DMA ，启动DCMI传输，即设置DCMI->CR的最低位为1）（当然这部分代码我们直接用的正点原子的）。

对照openmv，2640的代码就通俗易懂多了。

for(i=0;iLCD_RAM=rgb_buf[i][j];				
								
         gray=((rgb_buf[i][j]>>11)*19595+((rgb_buf[i][j]>>5)&0x3f)*38469 +(rgb_buf[i][j]&0x1f)*7472)>>16;
         if(gray<=20)                                   //ÕâÀïÊÇСÇòºÚ°×¶þÖµ»¯
         {											  
					 if(i>12&&i<136&&j<150&&j>19)
					 {
						 if(i>X_MAX) X_MAX=i;
						 if(iY_MAX) Y_MAX=j;
						 if(jLCD_RAM=WHITE;
         }
         else
         {											 
           LCD->LCD_RAM=BLACK;
         }
				 
       }

3、PID

PID控制器是工业过程控制中广泛采用的一种控制器，其中，P、I、D分别为比例（Proportion）、积分（Integral）、微分（Differential）的简写；将偏差的比例、积分和微分通过线性组合构成控制量，用该控制量对受控对象进行控制，称为PID算法。

其中KP、KI、KD分别为比例系数、积分系数、微分系数。

P，打个比方，如果现在的输出是1，目标输出是100，那么P的作用是以最快的速度达到100，把P理解为一个系数即可；而I呢？大家学过高数的，0的积分才能是一个常数，I就是使误差为0而起调和作用；D呢？大家都知道微分是求导数，导数代表切线是吧，切线的方向就是最快到至高点的方向。这样理解，最快获得最优解，那么微分就是加快调节过程的作用了。

P——比例

偏差（目标值减去当前值）与调节装置的“调节力度”，建立一个一次函数的关系，就可以实现最基本的“比例”控制了。

P越大，调节作用越激进，P越小会让调节作用更保守。当比较接近目标值时，P的控制作用就比较小了。

但是，只有P不能让平衡车站起来，水温也控制得晃晃悠悠，好像整个系统不是特别稳定，总是在“抖动”。

D——微分

D的作用就是让物理量的速度趋于0，只要什么时候，这个量具有了速度，D就向相反的方向用力，尽力刹住这个变化。

D越大，向速度相反方向刹车的力道就越强。

如果是平衡小车，加上P和D两种控制作用，如果参数调节合适，它应该可以站起来了。

I——积分

设置一个积分量，只要偏差存在，就不断地对偏差进行积分（累加），并反应在调节力度上。

I 的值越大，积分时乘的系数就越大，积分效果越明显。

所以，I的作用就是，减小静态情况下的误差，让受控物理量尽可能接近目标值。

I在使用时还有个问题：需要设定积分限制，防止在刚开始时，就把积分量积得太大，难以控制。

PID参数调节口诀

参数整定找最佳，从小到大顺序查

先是比例后积分，最后再把微分加 //调整顺序：P→I→D

曲线振荡很频繁，比例度盘要放大

曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳