Zigbee ＋PC上位机无线控制二维云台开发笔记

今日尝试开发一款简单好学的PC上位机无线控制二维云台的小试验品：

主要开发环境与工具介绍：

单片机 STM32F103C8T6 使用标准库函数编程

Visual Studio 2022软件C# Winform 开发上位机控制软件

DL_20 无线串口模块＋ USB-TTL 模块实现无线通信功能

文章提供完整代码解释、设计点解释、测试效果图、完整工程下载

目录

主要用到的知识如下：

C# Winform上位机的编程：

窗体设计：

Form1初始化：

打开串口控件函数：

串口接收控件函数：

串口发送控件函数：

头部/底部开始移动控件函数：

一键归位控件函数：

测试连接控件函数:

创建日志委托函数：

清除日志区控件函数：

注意事项：

C# Winform 整体测试工程下载：

STM32F10xx 单片机的编程：

OLED的驱动显示：

PWM控制舵机运动：

初始化TIM3为舵机控制定时器：

设置TIM3占空比控制舵机运转：

串口接收与串口中断服务函数的编写:

STM32F103C8T6测试工程下载：

测试视频与图片：

主要用到的知识如下：

DL_20无线串口模块_dl20无线串口模块-CSDN博客

C#学习笔记10：winform上位机与西门子PLC网口通信_中篇_winform的窗口操作设计、日志的添加使用_c#网口通信界面-CSDN博客

C# Winform上位机的编程：

窗体设计：

主要用到的控件有Listview、imaginelist、button、checkbox、combobox、label 、serialport

Form1初始化：

       //创建这个窗体的addlog ，需要绑定一个实际方法private AddLog myaddlog;bool Form1_FClosing = false;//用于防止二次Form1_FormClosing()事件发生的string formattedLogMessage; //用于临时拼接字符串bool OPEN_SERIAL_flag = false;//打开串口标志 false:未打开int angle;                  //角度public Form1(){InitializeComponent();this.Load += Form1_Load;myaddlog = this.AddLog;//绑定方法serialPort1.Encoding = Encoding.GetEncoding("GB2312");     //串口接收编码Control.CheckForIllegalCrossThreadCalls = false;}private void Form1_Load(object sender, EventArgs e){设置第一列的宽度=整个宽度 减去 第0页宽度lstInfo.Columns[1].Width = lstInfo.ClientSize.Width - lstInfo.Columns[0].Width;for (int i = 1; i < 10; i++)//初始化串口 号下拉框内容{comboBox4.Items.Add("COM" + i.ToString()); //添加串口}for (int H = 0; H < 5; H++)//初始化串口 波特率下拉框内容{switch (H){case 0: comboBox5.Items.Add("2400"); break;case 1: comboBox5.Items.Add("4800"); break;case 2: comboBox5.Items.Add("9600"); break;case 3: comboBox5.Items.Add("115200"); break;}}//停止位 下拉框内容for (int j = 0; j < 3; j++){switch (j){case 0: comboBox7.Items.Add("1"); break;case 1: comboBox7.Items.Add("1.5"); break;case 2: comboBox7.Items.Add("2"); break;}}comboBox4.Text = "COM1";//端口下拉框初始值comboBox5.Text = "9600";//波特率下拉框初始值comboBox7.Text = "1";//停止位comboBox6.Text = "8";//数据位serialPort1.Close();   //关闭串行端口连接}

打开串口控件函数：

//打开/关闭串口private void button6_Click(object sender, EventArgs e){if(OPEN_SERIAL_flag==false){try{serialPort1.PortName = comboBox4.Text;//设置端口号serialPort1.BaudRate = Convert.ToInt32(comboBox5.Text);//设置端口波特率serialPort1.StopBits = (StopBits)Convert.ToInt32(comboBox7.Text);//设置停止位serialPort1.DataBits = Convert.ToInt32(comboBox6.Text);//设置数据位serialPort1.ReceivedBytesThreshold = 1;serialPort1.DataReceived += new SerialDataReceivedEventHandler(serialPort1_DataReceived);serialPort1.Open();                   //打开串口OPEN_SERIAL_flag = true;   //标记打开了串口myaddlog(0, "当前串口有设备连接，串口已成功打开");button6.Text = "关闭串口";}catch{myaddlog(1, "错误警告: 端口无设备连接");button6.Text = "打开串口";}}else if(OPEN_SERIAL_flag == true){try{serialPort1.Close(); //关闭串口        myaddlog(0, "已关闭串口 ");OPEN_SERIAL_flag = false;button6.Text = "打开串口";}catch { }} }

串口接收控件函数：

用到的全局变量：

        string formattedLogMessage; //用于临时拼接字符串

//串口接收//一个接收数据事件获取串口发送来的数据private void serialPort1_DataReceived(object sender, System.IO.Ports.SerialDataReceivedEventArgs e){//处理事件这块可以加上延时确保不定数的数据可以全部收到缓冲后,才去读缓冲内容--单位: 毫秒Thread.Sleep(50);//如果16进制转换没被勾选if (!checkBox1.Checked){myaddlog(0, serialPort1.ReadExisting());myaddlog(0, "串口消息接收回传：");}//如果16进制转换被勾选了else{try{//定义缓冲区数组大小为串口缓冲区数据的字节数//因为串口事件触发时有可能收到不止一个字节byte[] data = new byte[serialPort1.BytesToRead];serialPort1.Read(data, 0, data.Length);foreach (byte Member in data)  //遍历用法{string str = Convert.ToString(Member, 16).ToUpper();formattedLogMessage = string.Format("0x" + (str.Length == 1 ? "0" + str : str) + " ");myaddlog(0, formattedLogMessage);}myaddlog(0, "串口消息接收回传：");}catch { }}}

串口发送控件函数：

//串口测试发送：private void button7_Click(object sender, EventArgs e){byte[] Data = new byte[1];                                                         //单字节发数据     if (serialPort1.IsOpen){if (textBox1.Text != ""){//如果不是16进制发送,就直接string形式发送if (!checkBox2.Checked){try{serialPort1.Write(textBox1.Text);myaddlog(0, "单条发送成功");//serialPort1.WriteLine();                             //字符串写入}catch{myaddlog(1, "串口数据写入错误");}}else                                                                    //数据模式{try                                                                 //如果此时用户输入字符串中含有非法字符（字母，汉字，符号等等，try，catch块可以捕捉并提示）{for (int i = 0; i < (textBox1.Text.Length - textBox1.Text.Length % 2) / 2; i++)//转换偶数个{Data[0] = Convert.ToByte(textBox1.Text.Substring(i * 2, 2), 16);           //转换serialPort1.Write(Data, 0, 1);}if (textBox1.Text.Length % 2 != 0){//单独处理最后一个字符Data[0] = Convert.ToByte(textBox1.Text.Substring(textBox1.Text.Length - 1, 1), 16);serialPort1.Write(Data, 0, 1);//写入}//Data = Convert.ToByte(textBox2.Text.Substring(textBox2.Text.Length - 1, 1), 16);myaddlog(0, "单条发送成功");}catch{myaddlog(1, "数据转换错误，请输入数字。");}}}}}

头部/底部开始移动控件函数：

       //头部开始移动private void button1_Click(object sender, EventArgs e){bool success;//用于检查文本框textbox输入规范用//先检查串口是否打开if (serialPort1.IsOpen == false){myaddlog(1, "无法发送内容，请检查 串口是否打开！");}else{//尝试转换 textBox2 角度的输入数值，看是否失败success = int.TryParse(textBox2.Text.Trim(), out angle);if (success == false && serialPort1.IsOpen){myaddlog(1, "无法将框中内容转换，请检查 设定移动角度 的输入。");}else{if (Headleft.Checked && Headright.Checked){myaddlog(1, "错误！头部移动方向 不可多选！");}else if (Headleft.Checked == false && Headright.Checked == false){myaddlog(1, "错误！头部移动方向 并未选择！");}else if (Headleft.Checked == true && Headright.Checked == false){//此处添加串口发送数据:formattedLogMessage = string.Format("HL{0}&", textBox2.Text);serialPort1.Write(formattedLogMessage);formattedLogMessage = string.Format("已发送头部 移动方向为左 角度为{0}", textBox2.Text);myaddlog(0, formattedLogMessage);}else if (Headleft.Checked == false && Headright.Checked == true){//此处添加串口发送数据:formattedLogMessage = string.Format("HR{0}&", textBox2.Text);serialPort1.Write(formattedLogMessage);formattedLogMessage = string.Format("已发送头部 移动方向为右 角度为{0}", textBox2.Text);myaddlog(0, formattedLogMessage);}}}}//底座开始移动private void button2_Click(object sender, EventArgs e){bool success;//用于检查文本框textbox输入规范用//先检查串口是否打开if (serialPort1.IsOpen == false){myaddlog(1, "无法发送内容，请检查 串口是否打开！");}else{//尝试转换 textBox3 角度的输入数值，看是否失败success = int.TryParse(textBox3.Text.Trim(), out angle);if (success == false){myaddlog(1, "无法将框中内容转换，请检查 设定移动角度 的输入。");}else{if (Buttomleft.Checked && Buttomright.Checked){myaddlog(1, "错误！底部移动方向 不可多选！");}else if (Buttomleft.Checked == false && Buttomright.Checked == false){myaddlog(1, "错误！底部移动方向 并未选择！");}else if (Buttomleft.Checked == true && Buttomright.Checked == false){//此处添加串口发送数据:formattedLogMessage = string.Format("BL{0}&", textBox3.Text);serialPort1.Write(formattedLogMessage);formattedLogMessage = string.Format("已发送底座 移动方向为左 角度为{0}", textBox3.Text);myaddlog(0, formattedLogMessage);}else if (Buttomleft.Checked == false && Buttomright.Checked == true){//此处添加串口发送数据:formattedLogMessage = string.Format("BR{0}&", textBox2.Text);serialPort1.Write(formattedLogMessage);formattedLogMessage = string.Format("已发送底座 移动方向为右 角度为{0}", textBox3.Text);myaddlog(0, formattedLogMessage);}}}}

一键归位控件函数：

       //一键归位private void button3_Click(object sender, EventArgs e){if (serialPort1.IsOpen){formattedLogMessage = "RS&";serialPort1.Write(formattedLogMessage);myaddlog(0, "已发送归位测试字符串RS");}else{myaddlog(1, "无法发送内容，请检查 串口是否打开！");}}

测试连接控件函数:

       //测试连接private void button4_Click(object sender, EventArgs e){if (serialPort1.IsOpen){formattedLogMessage = "TEST&";serialPort1.Write(formattedLogMessage);myaddlog(0, "已发送测试字符串TEST");}else{myaddlog(1, "无法发送内容，请检查 串口是否打开！");}}

创建日志委托函数：

创建委托函数需要放置的位置：

    //info 表示报警级别 ,log 表示报警信息public delegate void AddLog(int info, string log);

       //写入日志委托方法//创建委托private void AddLog(int info, string Log){if (!lstInfo.InvokeRequired){//创建ListViewItem ，将时间与info放进去ListViewItem lst = new ListViewItem("   " + DateTime.Now.ToString("yyyy/MM/dd HH:mm:ss"), info);lst.SubItems.Add(Log);lstInfo.Items.Insert(0, lst);}else{Invoke(new Action(() =>{ListViewItem lst = new ListViewItem("   " + DateTime.Now.ToString("yyyy/MM/dd HH:mm:ss"), info);lst.SubItems.Add(Log);lstInfo.Items.Insert(0, lst);}));}}

清除日志区控件函数：

        //清除日志区private void button8_Click(object sender, EventArgs e){lstInfo.Items.Clear();         //清除日志listview 的内容MessageBox.Show("已成功清除日志区", "清除接收区");}

注意事项：

1、要检查各个控件操作可能出现的错误连接的情况：串口未打开、字符输入非法等，并设置报错日志

2、日志委托写入listview控件，别忘了编辑列

3、

C# Winform 整体测试工程下载：

https://download.csdn.net/download/qq_64257614/89368716?spm=1001.2014.3001.5503

STM32F10xx 单片机的编程：

OLED的驱动显示：

有关于OLED的驱动就不多赘述，这里只介绍在哪里刷新了哪些显存，具体配置是有关IIC通信的相关文章贴出如下：

STM32 F103C8T6学习笔记9：0.96寸单色OLED显示屏—自由取模显示—显示汉字与图片_stm32f103c8t6 oled显示文字-CSDN博客

STM32 F103C8T6学习笔记11：RTC实时时钟—OLED手表日历_stm32f103c8t6显示实时时间-CSDN博客

STM32 F103C8T6学习笔记16：1.3寸OLED的驱动显示日历-CSDN博客

PWM控制舵机运动：

初始化TIM3为舵机控制定时器：

底座舵机： Signal: PA7
头部舵机： Signal: PA6

设置TIM3占空比控制舵机运转：

这里为了防止舵机运转过快出问题，我使用定时器控制其占空比更新频率不过快，并对占空比输出限幅：然后再主函数调用TIM_SetCompare X();函数来落实占空比的设置:
//通用定时器 定时器1 中断服务函数
void TIM1_UP_IRQHandler(void)
{if (TIM_GetITStatus(TIM1, TIM_IT_Update) == SET){	if(++t==70)		  //每70ms设置一次舵机占空比{t=0;t1=MIDDLE + t1_receive;if(t1>=260) {t1=260;}if(t1<150)  {t1=150;}t2=MIDDLE + t2_receive;			if(t2>=260) {t2=260;}if(t2<150)  {t2=150;}}TIM_ClearITPendingBit(TIM1, TIM_IT_Update);//清出中断寄存器标志位，用于退出中断}
}

串口接收与串口中断服务函数的编写:

这部分的设计有些麻烦，串口接收是一件比较麻烦的事，

这里为了开发迅速，就不自己编写 状态机+结构体 这样比较规范的串口接收方式了，

我选择了简单的 定义接收buff[]数组缓冲区＋末尾接收字符检验 的方式进行串口接收校验了，这种方式好编程，但缺点也很多很明显！

定义的诸多变量如下：


int t,t1,t2,t1_receive,t2_receive; //辅助配置占空比
int Receive[20]; //提取 串口接收数组 字符串里的 所有数字 
int temp_Receive;//定义串口程序需要用到的变量
char USART0_save[20];  //存字符串命令的数组
char USART0_xb=0;			 //帮助数组下标位移
char USART0_flag=0;    //接收完成标志//定义命令字符串，用于与接收进行比较 ,不可修改
const char str1_order[]="TEST&"; //测试命令
const char str2_order[]="RS&";   //归位命令//定义响应字符串，用于响应不同的命令
char str1_receive[]="Cotact OVER";
char str2_receive[]="NTM: Hello,STM32F1xx !";
char error_receive[]="ERROR CMD!";

串口中断服务函数：

//串口1中断服务函数 
void USART1_IRQHandler(void)
{if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET) //接收中断{USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_RXNE);}USART0_save[USART0_xb++]=USART_ReceiveData(USART1);if(USART0_xb== 20){USART0_xb=0;	}							      //下标最大不超过20if(USART0_save[USART0_xb-1]=='&') {USART0_flag=1;}  //命令以&结尾}

串口接收buff[]缓冲处理函数：

void Handle_Uart_Receive(void)
{int i;if(USART0_flag==1){printf("STM32 confirm Receive : %s",USART0_save);            //先重复接受到的字符串//先判断命令长度，再根据其判断是否为接受到的命令字符串，根据情况发送不同回应if(strncmp(USART0_save,str1_order,5)==0) printf("%s",str1_receive);else if(strncmp(USART0_save,str2_order,3)==0) {t1_receive=0;t2_receive=0;printf("%s",str2_receive);}//如果是头部舵机转动的命令头	if(USART0_save[0]=='H'){extractDigitsFromStringArray();//提取 USART0_save 接收数组中的数字								//循环拼接提取到的每个数字for (i = 0; i < USART0_xb -3; i++) {  temp_Receive = temp_Receive*10+Receive[i];  }//判断向左向右if(USART0_save[1]=='L'){t1_receive=0-temp_Receive;}if(USART0_save[1]=='R'){t1_receive=0+temp_Receive;}}//如果是底部舵机转动的命令头	if(USART0_save[0]=='B'){extractDigitsFromStringArray(); //提取 USART0_save 接收数组中的数字//循环拼接提取到的每个数字for (i = 0; i < USART0_xb -3; i++) {  temp_Receive = temp_Receive*10+Receive[i];  }//判断向左向右if(USART0_save[1]=='L'){t2_receive=0+temp_Receive;}if(USART0_save[1]=='R'){t2_receive=0-temp_Receive;}								}}	memset(USART0_save,0,sizeof(USART0_save)); //处理完命令别忘了将数组清零，以便接收下个命令temp_Receive=0;USART0_xb=0;                               //重置数组下标	USART0_flag=0;								             //清理标志位
}

缓冲处理辅助函数：

这是一些缓冲处理的辅助函数，主要是C语言的基础，对数据类型的处理判断：其中一些基础函数需要添加头文件

#include <ctype.h>   
#include <string.h>  
#include <stdbool.h>


//从一个数组中提取数字到另一个数组
void extractDigitsFromStringArray(void)
{int i=0,j=0;for(i=0;i<=sizeof(USART0_save);i++){if(isStringNumeric(USART0_save[i])==true){Receive[j]=USART0_save[i] - '0';j++;}}
}// 辅助函数：检查字符是否是数字  
bool isStringNumeric(char str)
{  if (str == NULL || str == '\0') {  // 空字符或NULL指针，不是数字return false;  }  if (!isdigit((unsigned char)str)) {  //发现非数字字符，则返回false  return false;  }  //字符是数字 return true;  
}