使用STM32的射頻模塊以無線方式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)

在嵌入式電子產品中制作無線項目變得非常重要和有用，因為沒有雜亂的電線，這使得設備更加方便和便攜。有各種無線技術，例如藍牙、WiFi、433 MHz RF（射頻）等。每種技術都有其自身的優(yōu)缺點，例如成本、距離或范圍傳輸、速度或吞吐量等。今天我們將使用STM32 的射頻模塊以無線方式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

在這里，我們將連接一個 433MHz 射頻無線模塊與 STM32F103C8 微控制器。該項目分為兩部分。發(fā)送器將與 STM32 連接，接收器將與 Arduino UNO 連接。發(fā)射和接收部分都會有不同的電路圖和草圖。

在本教程中，RF 發(fā)射器向接收器端發(fā)送兩個值：使用超聲波傳感器測量的距離和電位計ADC值（0 到 4096），該值映射為（0 到 100）之間的數(shù)字。Arduino的RF 接收器接收這兩個值并以無線方式在16x2 LCD 顯示器中打印這些距離和數(shù)字值。

所需組件

STM32F103C8微控制器

Arduino UNO

433Mhz 射頻發(fā)射器和接收器

超聲波傳感器 （HC-SR04）

16x2 液晶顯示器

10k 電位器

面包板

連接電線

433Mhz 射頻發(fā)射器和接收器模塊）

射頻發(fā)射器引腳：

射頻接收器引腳：

433 MHz 模塊規(guī)格：

接收器工作電壓：3V 至 5V

發(fā)射器工作電壓：3V 至 5V

工作頻率：433 MHz

傳輸距離：3米（不帶天線）至100米（最大）

調制技術：ASK（幅移鍵控）

數(shù)據(jù)傳輸速度：10Kbps

STM32F103C8射頻發(fā)射器電路圖

射頻發(fā)射器和 STM32F103C8 之間的電路連接：

超聲波傳感器和 STM32F103C8 之間的電路連接：

STM32F103C8 連接一個10k 電位器，為 STM32 的 ADC 引腳 PA0 提供輸入模擬值（0 至 3.3V）。

帶有Arduino Uno的RF接收器電路圖

射頻接收器和 Arduino UNO 之間的電路連接：

16x2 LCD 和 Arduino UNO 之間的電路連接：

下面將簡要解釋編碼。草圖將分為兩部分，第一部分是發(fā)射器部分，另一部分是接收器部分。所有草圖文件和工作視頻將在本教程結束時提供。要了解有關射頻模塊與 Arduino Uno 接口的更多信息，請點擊鏈接。

為無線射頻傳輸編程STM32F103C8

STM32F103C8 可以使用 Arduino IDE 進行編程。無需 FTDI 編程器或 ST-Link即可將代碼上傳到 STM32F103C8。只需通過 STM32 的 USB 端口連接到 PC 并開始使用ARDUINO IDE進行編程。

首先包含 Radiohead 庫，可以從這里下載。因為這個庫使用 ASK（幅移鍵控技術）來傳輸和接收數(shù)據(jù)。這使得編程非常容易。您可以通過進入 Sketch->include library->Add .zip library 在草圖中包含庫。

#include     

正如在發(fā)射器端的本教程中一樣，超聲波傳感器用于測量距離，因此定義了觸發(fā)和回波引腳。

#define trigPin PB1                             
#define echoPin PB0          

接下來，將 RH_ASK 庫的對象名稱設置為 rf_driver，并使用諸如速度 (2000)、RX 引腳 (PA9) 和 TX 引腳 (PA10) 等參數(shù)。

RH_ASK rf_driver(2000, PA9, PA10);             

接下來，聲明該程序所需的 Strings 變量。

字符串傳輸號碼；                            
字符串傳輸距離；
字符串傳輸；

接下來在 void setup() 中，初始化 RH_ASK rf_driver 的對象。

rf_driver.init();

之后觸發(fā)引腳設置為 OUTPUT 引腳，PA0（連接到電位器）和回波引腳設置為 INPUT 引腳。串行通信以 9600 的波特率開始。

   序列號.開始（9600）；
    pinMode（PA0，輸入）；
    pinMode（echoPin，輸入）；
    pinMode（trigPin，輸出）；

接下來在 void loop() 中，首先將輸入模擬電壓的電位器值轉換為數(shù)字值（找到 ADC 值）。由于STM32 的 ADC具有 12 位分辨率。因此，數(shù)字值從 (0 到 4096) 變化，映射到 (0 到 100)。

    int 模擬輸入 = 模擬讀?。≒A0）；                  
    int pwmvalue = map（模擬輸入，0,4095,0,100）；        

接下來，使用超聲波傳感器測量距離，方法是設置觸發(fā)器高低，延遲 2 微秒。

    數(shù)字寫入（trigPin，低）；                          
    延遲微秒（2）；
    digitalWrite(trigPin, HIGH);                          
    延遲微秒（10）；
    數(shù)字寫入（trigPin，低）；                          

回波針感測反射回來的波，即觸發(fā)波反射回來的持續(xù)時間用于使用公式計算物體的距離。通過點擊鏈接了解更多超聲波傳感器如何計算距離。

    持續(xù)時間長 = pulseIn(echoPin, HIGH);              
    浮動距離=持續(xù)時間*0.034/2；                 

現(xiàn)在測量的數(shù)據(jù)數(shù)量和距離都轉換為字符串數(shù)據(jù)并存儲在相應的字符串變量中。

    傳輸數(shù)=字符串（pwm值）；                     
    傳輸距離 = 字符串（距離）；                

兩個字符串都作為一行添加并存儲在稱為傳輸?shù)淖址校禾枴?，”用于分隔兩個字符串。

  傳輸=傳輸_pwm +“，”+傳輸距離；   

傳輸字符串被轉換為字符數(shù)組。

    const char *msg = transmit.c_str();    

數(shù)據(jù)被傳輸并等待直到它被發(fā)送。

    rf_driver.send((uint8_t *)msg, strlen(msg));         
    rf_driver.waitPacketSent();         

發(fā)送的字符串數(shù)據(jù)也顯示在串行監(jiān)視器中。

    序列號.println(msg);                                     

將 Arduino UNO 編程為 RF 接收器

Arduino UNO 使用 Arduino IDE 進行編程。在接收器部分，從發(fā)射器部分發(fā)送并由 RF 接收器模塊接收的數(shù)據(jù)和接收到的字符串數(shù)據(jù)被拆分為各自的數(shù)據(jù)（距離和數(shù)量）并顯示在 16x2 LCD 顯示屏上。

讓我們簡要地看一下接收器編碼：

就像在發(fā)射器部分一樣，首先包含 RadiohHead 庫。因為這個庫使用 ASK（幅移鍵控技術）來傳輸和接收數(shù)據(jù)。這使得編程非常容易。

#include                 

由于這里使用的是 LCD 顯示器，所以還包括了液晶庫。

#include    

與 Arduino UNO 連接的 16x2 LCD 顯示引腳使用 lcd 作為對象指定和聲明。

液晶液晶(2,3,4,5,6,7);    

接下來聲明用于存儲字符串數(shù)據(jù)的字符串數(shù)據(jù)變量。

字符串 str_receive;                
字符串 str_number; 
字符串 str_distance;

Radiohead 庫的對象已聲明。

      RH_ASK 射頻；                          

現(xiàn)在在void setup() 中，LCD 顯示設置為 16x2 模式，并顯示并清除歡迎消息。

    lcd.開始（16,2）；              
    lcd.print("電路文摘");  
    lcd.setCursor(0,1); 
    lcd.print("STM32 射頻"); 
    延遲（5000）；
    lcd.clear();

之后，初始化rf對象。

rf.init();                    

現(xiàn)在在void loop() 中，數(shù)組 buf[] 被聲明為大小為 7。因為從發(fā)送器發(fā)送的數(shù)據(jù)有 7，包括“，”。因此，根據(jù)要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行更改。

    uint8_t buf[7];                       
    uint8_t buflen = sizeof(buf);

如果該字符串在 rf 接收器模塊中可用，則 if 函數(shù)會檢查大小并執(zhí)行。rf.recv()用于接收數(shù)據(jù)。

如果 (rf.recv(buf, &buflen))                       

buf具有接收到的字符串，因此接收到的字符串存儲在str_receive字符串變量中。

str_receive = String((char*)buf);                         

如果檢測到兩個字符串之間的“，”，則此for循環(huán)用于將接收到的字符串分成兩部分。

      for (int i = 0; i < str_receive.length(); i++)             
      { 
      if (str_receive.substring(i, i+1) == ",")                  
      { 
      str_number = str_receive.substring(0, i); 
      str_distance = str_receive.substring(i+1); 
      休息; 
      }

聲明兩個值的兩個 char 數(shù)組，通過將字符串轉換為字符數(shù)組，將分成兩個的字符串存儲在相關數(shù)組中。

      字符數(shù)串[4]; 
      字符距離字符串[3]；
      str_distance.toCharArray(distancestring,3);             
      str_number.toCharArray(numberstring,3);

之后使用 atoi() 將字符數(shù)組轉換為整數(shù)

      int 距離 = atoi（距離字符串）；                   
      int number = atoi(numberstring);

轉換成整數(shù)值后，距離和數(shù)字值顯示在 16x2 LCD 顯示屏中

      lcd.setCursor(0,0); 
      lcd.print("編號："); 
      lcd.print(數(shù)字);                 
      lcd.setCursor(0,1); 
      lcd.print("距離："); 
      lcd.print（距離）；                   
      lcd.print("cm");

分別在STM32和Arduino UNO中上傳發(fā)射器和接收器代碼后，使用STM32測量的數(shù)字和物體距離等數(shù)據(jù)通過RF發(fā)射器傳輸?shù)絉F接收器，接收到的值以無線方式顯示在LCD顯示屏上。

測試基于 STM 32 的射頻發(fā)射器和接收器

1.當數(shù)字為0且物體距離為6cm時。

2.當數(shù)字47和物體距離為3cm時。

發(fā)射器代碼（STM32F103C8）：


//433MHZ射頻發(fā)射器與STM32F103C8


//發(fā)射機代碼


//電路文摘


#include //RadioHead 庫


#define trigPin PB1 //設置超聲波傳感器的Trigpin為PB1


#define echoPin PB0 //設置超聲波傳感器的echoPin為PB0


RH_ASK rf_driver(2000, PA9, PA10); //設置引腳PA9為接收器，PA10為發(fā)送器，2000為速度





字符串傳輸_pwm；//存儲字符串值的字符串


字符串傳輸距離；


字符串傳輸；


無效設置（）


{


// 初始化 ASK 對象


rf_driver.init();


序列號.開始（9600）；


pinMode（PA0，輸入）；


pinMode（echoPin，輸入）；


pinMode（trigPin，輸出）；


}





無效循環(huán)（）


{


int 模擬輸入 = 模擬讀?。≒A0）；// 來自連接到電位器的引腳 PA0 的 ADC 值


int pwmvalue = map（模擬輸入，0,4096,0,100）；// 將 0 到 4096 轉換為 0 到 100





數(shù)字寫入（trigPin，低）；//將超聲波的TrigPin設為LOW


延遲微秒（2）；


digitalWrite(trigPin, HIGH); //使Ultrasonic HIGH的TrigPin


延遲微秒（10）；


數(shù)字寫入（trigPin，低）；//將超聲波的TrigPin設為LOW


持續(xù)時間長 = pulseIn(echoPin, HIGH); //接收反射的Echo信號


浮動距離=持續(xù)時間*0.034/2；//計算對象的CM距離


傳輸_pwm =字符串（pwm值）；//將值轉換為字符串


傳輸距離 = 字符串（距離）；//將值轉換為字符串


傳輸=傳輸_pwm +“，”+傳輸距離；//在一行中添加兩個字符串


const char *msg = transmit.c_str(); //


rf_driver.send((uint8_t *)msg, strlen(msg)); //發(fā)送字符串


rf_driver.waitPacketSent();


序列號.println(msg); //用于調試的串行打印值


延遲（1000）；


}





接收器代碼（Arduino UNO）：


//接收器Arduino代碼


//433MHZ射頻，STM32F103C8作為發(fā)射器


//電路文摘





#include //包含 RadioHead 庫


#include //包含LCD顯示庫





液晶液晶(2,3,4,5,6,7); //使用連接到 Arduino 的引腳初始化 lcd


字符串 str_receive; //存儲值的字符串


字符串 str_number;


字符串 str_distance;





RH_ASK 射頻；//rf 作為 RG_ASK 的對象


無效設置（）


{


lcd.開始（16,2）；//液晶屏設置為16x2模式


lcd.print("電路文摘"); //顯示歡迎信息


lcd.setCursor(0,1);


lcd.print("STM32 射頻");


延遲（5000）；


lcd.clear();


rf.init(); //初始化射頻對象


}





無效循環(huán)（）


{


uint8_t buf[7];


uint8_t buflen = sizeof(buf);


如果 (rf.recv(buf, &buflen))


{


str_receive = String((char*)buf); // 從發(fā)送器接收字符串


for (int i = 0; i < str_receive.length(); i++) // 將字符串拆分為兩個字符串


{


if (str_receive.substring(i, i+1) == ",")


{


str_number = str_receive.substring(0, i);


str_distance = str_receive.substring(i+1);


休息;


}


}


字符數(shù)串[4];


字符距離字符串[3]；





str_distance.toCharArray(distancestring,3); //將字符串轉換為字符數(shù)組


str_number.toCharArray(numberstring,3);





int 距離 = atoi（距離字符串）；//將數(shù)組轉換成整數(shù)值


int number = atoi(numberstring);





lcd.setCursor(0,0);


lcd.print("編號：");


lcd.print(數(shù)字); //在LCD顯示屏上顯示數(shù)值


lcd.setCursor(0,1);


lcd.print("距離：");


lcd.print（距離）；//在液晶顯示屏上顯示距離值


lcd.print("cm");


延遲（1500）；


lcd.clear();


}


}