智能车|ROS主控与STM32建立通信软硬件全方位讲解

前言

通常复杂的机器人会存在多个控制器，不会是一个控制器完成所有的任务，这样会造成计算资源的过度集中，并且无法实现模块化的调试。

以简单的智能车为例，一般会存在两个控制器，一个是运行ROS的主控，另一个是运行电机控制和传感器信息采集的单片机比如STM32。

由于存在多个控制器，完成一个机器人的具体任务，那么这多个控制器间则需要建立通信，本篇博客主要讲解：

• 如何实现ROS主控和STM32之间的通信
• ROS主控对STM32发送过来的数据做哪些处理

以智能车的应用例程展开

智能车控制器功能

在智能车里存在两个控制器：

• ROS主控
• STM32控制器

只要能将ROS跑起来就可以作为ROS主控，ROS主控可以是:

• jetson 系列，例如 nano、tx、nx
• 树莓派
• 工控机

在智能车里，ROS主控主要实现的功能有：

• 雷达信息采集
• 摄像头信息采集
• 路径规划
• 定位

STM32 控制器主要实现的功能有：

• 里程计信息采集
• 陀螺仪信息采集
• 电机控制

通信内容

ROS主控负责接收stm32发送过来的传感器数据

数据有里程计、imu、电池电压。其中里程计就是电机的转速，通过编码器采集到。

STM32负责接收ROS主控发送过来的运动底盘的目标速度，STM32再完成电机转速的控制，最终实现小车的移动任务

ROS主控与STM32之间需要做到一个双向的数据传输，这里就涉及到了两个控制器之间的通信问题，下面则介绍如何实现两者之间的通信

硬件连接

ROS主控通过usb线连接到一个TTL电平转换芯片，再由这个电平转换芯片连接STM32芯片

电平转换芯片可以通过PCB设计在STM32芯片的电路板上，也可以使用一个USB转TTL的模块。

为什么两个控制器之间需要电平转换芯片？
因为两个控制器之间通信层次逻辑是不同的，所有需要电平转换芯片。相当于两个主控是两种不同语言的人，电平转换芯片相当于一个翻译。

电平转换芯片可以是：

• cp2102
• ch340
• PL2303
• FT232RL

软件设置

硬件连接上之后，需要一个软件设置

需要软件设置原因：
ROS主控可能接入多个USB设备，或者接入两个型号一样的电平转换芯片。
不同USB设备占用的ROS主控的端口号在每次上电时可能会不一致，这样需要手动修改代码中的配置参数，比较麻烦，也无法做到自启动。
如果存在多个USB设备，但是每种USB设备的电平转换芯片不一样，那么我们可以根据芯片名称来知道端口 号，但是如果有两个芯片一样的电平转换芯片，则无法区分，这时候想做自启动那么必须要进行下面步骤的软件设置

软件设置分为两步
第一步是更改电平转换芯片的serial，
第二步是创建设备别名

更新电平转换芯片的serial

首先在win环境下安装更改芯片serial的软件
CP21xx Customization Utility.exe

这个软件在网上下载就可以
这里提供一个百度网盘的链接：链接: http://pan.baidu.com/s/1bni1WtT 密码: 75bs

打开这个软件，然后将芯片连接电脑的USB

然后将圆圈位置改为0002

然后点击Program Device

点完之后要等下，在Status Logging窗口中出现下面信息，才说明修改好了

创建设备别名

使用设备别名

ROS与STM32串口通信代码

ROS主控读取stm32发送的数据

ROS主控向stm32发送数据

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