Matrix-Dynamics

项目地址：https://gitee.com/que-haohua_admin/matrix-dynamics

此项目为北京林业大学-东方瑞通实训项目，以下为项目详情：

一、项目平台 :fa-star:

1.基本要求

ubuntu20.04 版本云服务器（本项目使用服务器 x 3）
MySQL8.0 版本云数据库
stm32
esp32 cam s2
openmv4 plus

2.开发软件

vscode
pycharm 2022专业版
solidworks 2020
keil5MDK

二、项目目录 :fa-th-list:

.
├── Back-end              后端代码（前端已集成）                       
│   ├── app.py
│   ├── blueprints
│   ├── config.py
│   ├── decorators.py
│   ├── exts.py
│   ├── migrations
│   ├── models.py
│   ├── MQTT
│   ├── Mqtt_demo
│   ├── __pycache__
│   ├── requirements.txt
│   ├── static
│   ├── templates
│   ├── test.txt
│   └── venv
├── Front-end              前端代码
│   ├── about
│   ├── devicebounded1
│   ├── devicebounded2-4
│   ├── exit
│   ├── get_back_password
│   ├── index
│   ├── purchase
│   ├── register_1
│   └── team
├── Hardware               硬件代码
│   ├── MQTTWcarV1_demo    esp32cam代码
│   ├── openmv             openmv4plus部分代码
│   └── WaterCar_STM32     stm32代码
├── LICENSE
├── Mqtt_demo              mqtt通讯demo
│   ├── pub.py
│   ├── __pycache__
│   ├── sub.py
│   └── test.py
├── README.md
├── Solidworks-drawings    小车solidworks建模文件
│   ├── 9G舵机.SLDPRT
│   ├── 成品1
│   ├── 履带底盘.SLDPRT
│   ├── 水泵.SLDPRT
│   ├── 液位传感器.SLDPRT
│   ├── ESP32-CAM.SLDPRT
│   └── GPS天线.SLDPRT

三、服务器部署

本项目皆使用腾讯云服务器

1.mqtt服务器

2核2G即可

首先要在服务器开启1883和18083端口

打开终端执行以下命令

wget https://www.emqx.io/downloads/broker/v4.0.5/emqx-ubuntu16.04-v4.0.5.zip

解压EMQ X Broker

unzip emqx-ubuntu16.04-v4.0.5.zip

进入解压出来的emqx文件夹，使用命令启动即可

sudo ./bin/emqx start

在浏览器输入服务器公网ip加18083即可进入后端管理界面

ip:18083

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-nSKNWndK-1661775470551)(img/emqx.png)]

默认账号为admin

密码为public

2.obs服务器

2核2G即可

首先要在服务器开启1935和8090端口

（1）srs搭建服务器

打开终端执行以下命令

git clone https://github.com/ossrs/srs

修改max_connections 1000;为max_connections 100;

8080端口修改为8090

注意：若不修改此值后面编译中会报错

vi srs/trunk/conf/srs.conf

cd srs/trunk

注意：在mac 系统中./configure 时需要添加 --osx

./configure --osx

启动srs服务器

./objs/srs -c conf/hls.conf

（2）使用OBS推流

打开obs studio

url为：

rtmp://ip:1935/live

流密钥为：

livestream

（3）播放m3u8流媒体

可以使用以下两种方式进行播放

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8">
    <title></title>
 </head>
 <body>
 <video src="http://ip:8090/live/livestream.m3u8" controls="controls" width="400" height="300"></video>
 </body>
 </html>

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset=utf-8 />
<title>videojs-contrib-hls embed</title>

  <link href="https://unpkg.com/video.js/dist/video-js.css" rel="stylesheet">
  <script src="https://unpkg.com/video.js/dist/video.js"></script>
  <script src="https://unpkg.com/videojs-contrib-hls/dist/videojs-contrib-hls.js"></script>
  
</head>
<body>
  <h1>Video.js Example Embed</h1>

  <video id="my_video_1" class="video-js vjs-default-skin" controls preload="auto" width="640" height="268" 
  data-setup='{}'>
    <source src="http://d2zihajmogu5jn.cloudfront.net/bipbop-advanced/bipbop_16x9_variant.m3u8" type="application/x-mpegURL">
  </video>
  
  <script>
  </script>
  
</body>
</html>

3.database服务器

租用腾讯云数据库

注意要和web服务器处于同一区域

mysql8.0版本

1核1G即可

4.web服务器（主服务器）

建议配置4核8G

服务器python版本为3.8

部署流程

首先服务器开启5000端口

在服务器中克隆仓库

git clone https://gitee.com/que-haohua_admin/matrix-dynamics.git

cd matrix-dynamics/Back-end

安装依赖

pip install -r requirements.txt

进入config.py

更改邮箱配置和数据库配置

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-ckHSi15z-1661775470553)(img/mysql.png)]

进入Back-end/blueprint/user.py

更改mqtt服务器配置

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-kjnO8Ebw-1661775470555)(img/mqtt.png)]

启动web端

python3 app.py

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-q7WJah82-1661775470556)(img/app.png)]

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-9c8eG5XT-1661775470557)(img/%E9%A6%96%E9%A1%B5.png)]

四、硬件部署

1.物料统计

小车整体采用成品改装+3D打印的方式进行，电路采用飞线，速度快。

后期制作PCB，进行封装集成。

名称	数量	价格	用途
SG90舵机	2	5.43	喷头pitch、yaw轴
坦克底盘（走闲鱼二手）	1	36.9	小车底盘
ESP32-CAM	1	27.55	小车视频推流+无线通信
STM32F103C6T6	1	8	底盘主控（72M主频 32k内存）
水泵	1	2.6	喷水
隔离MOS管FR120N	1	1.1	水泵控制
软管	1	1.15	供水
L9110S 双路H桥	1	1.5	驱动底盘电机
GPS	1	12.1	提供位置信息
无线通信JDY-40	1	4.5	遥控器遥控使用
动力电池3.7v2000ma	1	28.99	考虑替换电池。
打印耗材等杂料费	*	10	外壳，机械结构等
合计145.25（不包括运费）

2.通讯协议帧

1.小车控制报文（MQTT）

以下水泵和电机锁的1 为字符1或者数字1 均可以！

该报文至少以 1hz频率发送，以保持小车的运动，一旦停止发送，小车立刻停车

帧头	小车ID	前进速度	转向速度	二值量控制	帧尾
CTR	%02d	0-9	0-9	详见下方	\n

按字符：

0-2	CTR
3-4	控制小车的ID
5	char 前进速度 0停车 1-5前进 6-9 后退
6	char 转向速度 0直走 1-4（慢-快）左转 6-9右转（慢-快）
7	char 发1（并且无其它电机操作）解除电机锁，电机上电
8	char 1开水泵 0关水泵

2.小车回报报文（MQTT）

以下无特殊强调，均按字符串（String）处理，所有符号均为英文半角符号

其中%d表示以十进制发送（与C语言一样）

_代表下划线

帧头	GPS信息	车辆状态信息	温湿度	帧尾
ID%2d_	GPS:%s_	Car:%s_	T%2.1f_H%2.1f_	Ready/Error%2d

说明：

● 帧头：回传小车ID（每个小车ID唯一）

● 小车MAC：车辆ESP32 MAC地址，具有全球唯一性。

● GPS信息：详见下方 GPS信息%s

● 车辆状态信息：详见下方 车辆状态信息%s

● 温湿度：车载DHT11测量的温湿度信息。

● 帧尾：返回Ready表示车辆准备完成，返回Error表示车辆硬件故障，故障代码%d详见下方 故障代码 。

GPS信息%s：

默认采用WGS84坐标系统

/代表或

经度（东/西）	经度数据	纬度（南/北）	纬度数据	GPS授时（时：分：秒）
ON/OFF_	ON/OFF_	Wt:%3d_	D:3.2f_	GTime:%2d%2d%2d

车辆状态信息%s：

_表示下划线

/表示或，冒号后面的字符串由/分割，表示冒号后面的字符串发送/前方或/后方字符，如车辆启动发送Power:ON或Power:OFF

车辆启动	水泵状态	剩余水位信息	前方距离（cm）	云台PItch Yaw	剩余电量
ON/OFF_	ON/OFF_	Wt:%3d_	D:3.2f_	P%2.1fY%2.1f	B:%3d

说明：

● 车辆启动：默认OFF，当为OFF时，车辆所有电机断电，发送任何电机控制命令均无效。需发送上电命令。

● 水泵状态：开或关。

● 水位信息：0-100，单位%，100表示满水位，0表示没水了。

● 前方距离：车辆车头测距传感器测量得到的前方距离，单位厘米。

● 云台：俯仰角、偏航角

● 剩余电量：电池剩余电量，单位%，100满电，0没电。

#####　故障代码：

故障代码：	故障情况	解决
１	与车辆主控STM32通信失败	检查ESP32与STM32连线是否正常
２	车辆温湿度传感器离线	检查温湿度传感器接线
３	车辆水位传感器离线	检查水位传感器
４	车辆电池故障（电压过高/过低	检查电池
５	车辆测距传感器故障	检查车头红外测距

3.ESP32 ->STM32 （UART）

115200-8-N-1 10Hz

U2_RXD 16 PB10（STM32）

U2_TXD 17 PB11（STM32）

帧头：	前进速度	转向速度	电源控制	水泵控制	照明控制	帧尾
ESP	0-9	0-9	0/1	0/1	0/1	\n

按字节：

0-2	固定ESP
3[3:0]	前进速度
3[7:4]	转向速度
4[0]	电源控制，这位发1解除电机锁
4[1]	水泵控制
4[2]	照明控制
5	固定\n

4.STM32 -> ESP32（UART）

115200-8-N-1 10Hz 共40字符

B11 -> USART3 RX

B10 -> USART3 TX

帧头	GPS经纬	GPS 授时	小车状态	帧尾
STM	union	uin16_t	略	\n