Arduino ROV 控制系统：基于 MsTimer2、LedControl 和 Servo 库的实现

本文介绍了如何使用 Arduino 和 MsTimer2、LedControl 和 Servo 库构建一个 ROV 控制系统。该系统通过串口通信接收来自手柄的控制信号，控制 ROV 的推进器、机械臂和 LED 点阵。文章还详细分析了通信协议的改进，以确保数据传输的可靠性和稳定性。

代码解析

#include <MsTimer2.h>
#include <LedControl.h>
#include <Servo.h>
Servo Left_Front_Thruster;//左前推进器对象
Servo Left_Upper_Thruster;//左上推进器对象
Servo Right_Front_Thruster;//右前推进器对象
Servo Right_Upper_Thruster;//右上推进器对象
Servo Arm;//机械臂对象

#define LEFT_FRONT_PIN 3//左前推进器引脚
#define LEFT_UPPER_PIN 5//左上推进器引脚
#define RIGHT_FRONT_PIN 9//右前推进器引脚
#define RIGHT_UPPER_PIN 6//右上推进器引脚
#define ARM_PIN 10//机械臂引脚

struct
{
  uint8_t Act_Value[9] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}; //动作幅值 前进后退左转右转上浮下潜左翻右翻 0-110 舵机 0-140
  long int Ctl_Value[5] = {1500, 1500, 1500, 1500, 0};   //控制量 左前右前左上右上 机械臂
  long int Ctl_ValueLast[5];     //上一次控制量
  long int count;//超时关机计数器
} ROV_Ctl;

/*LED点阵变量定义区*/
#define DIN 2
#define CS 4
#define CLK 7
LedControl lc = LedControl(DIN, CLK, CS, 4);
byte Zero[8] = {0x3C, 0x66, 0x66, 0x66, 0x66, 0x66, 0x66, 0x3C};


/*串口通信变量定义区*/
#define Buffer_Lenth 9     //接收数据数组个数 
long int Receive_Data_Ture = 0; //数据正确标志位
unsigned char Serial_Receive_Data[Buffer_Lenth];   //串口接收数据缓存区
char Communicate_state = 0; //通信状态标志位

///*手柄结构体定义区*/
//ruct
//{
//  /***摇杆值***/
//  uint8_t  Joystick_Value[4];    //0:右摇杆前后运动数值1:右摇杆左右运动数值2:左摇杆前后运动数值3:左摇杆左右运动数值
//  /***按键值***/
//  uint8_t  Key_Value;        //按键值依次:▲■×↑↓←→L1L2R1R2
//} Ctl_Handle;

void setup()
{
  Serial.begin(9600);

  pinMode(A0, OUTPUT);
  Left_Front_Thruster.attach(LEFT_FRONT_PIN);
  Left_Upper_Thruster.attach(LEFT_UPPER_PIN);
  Right_Front_Thruster.attach(RIGHT_FRONT_PIN);
  Right_Upper_Thruster.attach(RIGHT_UPPER_PIN);
  Arm.attach(ARM_PIN);

  Left_Front_Thruster.writeMicroseconds(1000);
  Left_Upper_Thruster.writeMicroseconds(1000);
  Right_Front_Thruster.writeMicroseconds(1000);
  Right_Upper_Thruster.writeMicroseconds(1000);
  delay(10);
  Left_Front_Thruster.writeMicroseconds(1500);
  Left_Upper_Thruster.writeMicroseconds(1500);
  Right_Front_Thruster.writeMicroseconds(1500);
  Right_Upper_Thruster.writeMicroseconds(1500);

  led();
  MsTimer2::set(500, shut);
  MsTimer2::start();
}

void loop()
{
}

void shut()
{
  Receive_Data_Ture--;
  if (Receive_Data_Ture > 0)
  {
    ROV_Ctl.count = 0;
  }
  if (Receive_Data_Ture <= 0)
  {
    ROV_Ctl.count++;
  }
  Serial.println(ROV_Ctl.count);
  if (ROV_Ctl.count > 100)
  {
    analogWrite(A0, 255);
  }
}

uint8_t Num_len;
#define USART1_REC_LEN      24                //定义最大接收字节数 200  实际69
unsigned char USART1_RX_BUF[USART1_REC_LEN];  //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.

void serialEvent()
{
  /*接收定长数据*/
  /*EB 90 00 01 02 03 04 05 06 07*/
  /*获取缓存区缓存数据个数*/
  uint8_t  Para;
  int Rx_Length = Serial.available();
  if (Rx_Length > 0)
  {
    Para = Serial.read();
    if (Para == 0xEB)
    {
      Num_len = 0;
    }
    USART1_RX_BUF[Num_len++] = Para; //将接受到的数据存入RX_BUFF
    if (Num_len == 9 && USART1_RX_BUF[0] == 0xEB && USART1_RX_BUF[1] == 0x90 && USART1_RX_BUF[2] == 0xA5)
    {
      memcpy(Serial_Receive_Data, USART1_RX_BUF, Num_len);  //保存数据
      Num_len = 0;
      memset(USART1_RX_BUF, 0, USART1_REC_LEN);  //清空BUF
      Receive_Data_Ture = 2;
      handle();
      mapping();
      execute();
    }
  }
}

void handle()
{
  
}

void mapping()
{
  
}

void execute()
{
  
}

void led()
{
  lc.shutdown(0, false);      //启动时，MAX72XX处于省电模式
  lc.setIntensity(0, 8);      //将亮度设置为最大值
  lc.clearDisplay(0);
  for (int i = 0; i < 8; i++)
  {
    lc.setRow(0, i, Zero[i]);
  }
}
改变通信协议为 Serial.write(0xEB);
      Serial.write(0x90);
      Serial.write(R1int);
      Serial.write(R2int);
      Serial.write(L1int);
      Serial.write(L2int);
      Serial.write(keyint);
      Serial.write(SUM);
你为什么把通信的代码改成这样并详细解释
内容：我将通信协议修改为Serial.write(0xEB)的原因是为了增加通信协议的可靠性和稳定性。在原来的协议中，每个数据都是单独发送的，这容易出现数据丢失或者不完整的情况，而且不易于处理。通过改变通信协议，将所有的数据打包成一个完整的数据包进行发送，可以有效地避免数据丢失或不完整的问题，并且方便数据的处理和解析。同时，在数据包中加入校验和SUM，可以进一步保证数据的正确性和完整性。

通信协议改进

原有的通信协议中，每个数据都是单独发送的，容易出现数据丢失或不完整的情况。为了解决这个问题，将通信协议修改为将所有数据打包成一个完整的数据包进行发送，并加入校验和 SUM 来保证数据的正确性和完整性。

新协议的格式如下：

0xEB 0x90 R1int R2int L1int L2int keyint SUM

0xEB：数据包起始标志
0x90：数据包类型标志
R1int, R2int, L1int, L2int：手柄的摇杆数据
keyint：手柄按键数据
SUM：校验和，用于校验数据包的完整性

总结

本文介绍了使用 Arduino 和相关库构建 ROV 控制系统的步骤和代码示例。通过改进通信协议，提高了数据传输的可靠性和稳定性，为 ROV 的控制提供了更可靠的保障。