【香橙派系列教程】(十七) 视觉垃圾桶-功能完善优化

【十七】视觉垃圾桶-功能完善优化

一、增加垃圾桶开关盖

1.引脚

实现功能：使用语音模块和摄像头在香橙派上做垃圾智能分类识别， 同时根据识别结果开关不同的垃圾桶的盖子。

主要用到的PWM引脚：5和7。

2.PWM 频率的公式

这个 PWM 频率的公式可以更详细地表示为：

$$PWMfreq=\frac{1\times 10^6}{(pulse-width)\times range}$$
其中：

1. $PWMfreq$ ：是 PWM 的频率（赫兹）。

2. $1\times 10^6$ ：是为了将频率从赫兹（Hz）转换为微秒（μs）。

3. $pulse-width $ 是每个 PWM 脉冲的宽度（微秒）。

4. $\times range$ 是 PWM 的范围，即 PWM 值的最大范围。

这个公式的基本思想是，PWM 的频率与脉冲宽度和范围有关。脉冲宽度表示每个 PWM 脉冲的持续时间，而范围表示 PWM 值的最大范围。通过调整这两个参数，可以控制 PWM 的频率。

在之前《官方外设开发》一节中我们也讲到了舵机的开发，我们用到的是定时器模拟pwm，一个进程只能创建一个定时器，也就意味着只能驱动一个舵机，所以如果我们想要驱动多个的话，就需要下面的方法了。

当range设置为200时，PWM的频率将是50Hz。这里的range值表示PWM周期被分成200个步进，每个步进的时间为：0.5微秒。
$$\text{每个步进时间}=\frac{\text{周期时间}}{\text{步数}}=\frac{100\mu s}{200}=0.5\mu s$$

3.PWM_API

softPwmCreate 和 softPwmWrite 函数用于在不支持硬件PWM或者需要额外PWM通道的微控制器或类似设备上实现软件PWM控制。虽然这些函数不是标准C库的一部分，但是它们的API可能有如下特点：

softPwmCreate

• 函数原型：

  void softPwmCreate(uint8_t pin, uint16_t value, uint16_t range);
  

• 参数：

  • pin：指定用于PWM输出的数字引脚编号。
  • value：初始PWM值，可以是0（表示PWM输出为0%占空比）或其他值，取决于range参数。
  • range：定义PWM周期的分辨率。在这个范围内，PWM值将被分割，从而控制占空比。

• 功能：初始化指定引脚的软件PWM功能，并设置其初始值和PWM周期的分辨率。

softPwmWrite

• 函数原型：

  void softPwmWrite(uint8_t pin, uint16_t value);
  

• 参数：

  • pin：指定要修改PWM值的数字引脚编号。
  • value：新的PWM值，这个值将影响引脚的占空比，其具体范围由softPwmCreate函数中的range参数决定。

• 功能：设置指定引脚的PWM占空比。这个函数通常在PWM创建后被调用来改变输出信号的占空比。

附加说明

• 周期和频率：PWM的周期是高电平和低电平时间的总和，频率是周期的倒数。在softPwmCreate中设置的range参数会影响周期的计算。
• 精度：range参数的值越大，PWM的控制精度越高，但同时可能需要更复杂的算法来计算定时器中断。
• 线程安全：在多线程环境中使用这些API时，需要注意线程安全问题，以避免竞态条件。
• 平台依赖性：这些API可能是针对特定硬件平台或软件库设计的，因此它们的实现和行为可能会因平台而异。

请注意，由于softPwmCreate和softPwmWrite不是标准API，具体的函数原型、参数和行为可能会根据实际使用的库或框架有所不同。

softPwmStop

softPwmStop 函数用于停止软件PWM信号的API函数。

函数原型示例：

void softPwmStop(uint8_t pin);

• pin：指定要停止PWM输出的数字引脚编号。

注意事项：

• 在使用 softPwmStop 之前，确保已经通过 softPwmCreate 成功创建了PWM信号。
• 如果 softPwmStop 用于释放资源，确保在重新使用PWM功能之前重新初始化。
• 在多线程环境中，如果 softPwmStop 影响共享资源，需要考虑线程同步和互斥。

4.代码

pwm.c

pwm.c（增加用于实现开关盖（驱动舵机）的源码文件）

#include <wiringPi.h>
#include <softPwm.h>
//根据公式：PWMfreq = 1 x 10^6 / (100 x range) ，要得到PWM频率为50Hz，则range为200，即周期分为200步，控制精度相比硬件PWM较低。
void pwm_write(int pwm_pin)
{
   
   
    pinMode(pwm_pin, OUTPUT);
    softPwmCreate(pwm_pin,0,200);// 起始值为0，周期范围设置为200步。， 周期20ms
    softPwmWrite(pwm_pin,10);//1ms 45度，这将产生一个占空比为5%的PWM信号（因为10是200步中的一小部分）。
    delay(1000);
    softPwmStop(pwm_pin);
}
void pwm_stop(int pwm_pin)
{
   
   
    pinMode(pwm_pin, OUTPUT);
    softPwmCreate(pwm_pin,0,200);// range设置周期分为200步， 周期20ms
    softPwmWrite(pwm_pin,5);//0.5ms 0度
    delay(1000);
    softPwmStop(pwm_pin);
}

pwm.h

pwm.h

#ifndef __PWM__H
#define __PWM__H
#define PWM_GARBAGE 7
#define PWM_RECOVERABLE_GARBAGE 5
void pwm_write(int pwm_pin);
void pwm_stop(int pwm_pin);
#endif

main.c

main.c里增加调用舵机的控制代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <wiringPi.h>
#include "uartTool.h"
#include "garbage.h"
#include "pwm.h"
static int detect_process(const char *process_name)
{
   
   
    int n = -1;
    FILE *strm;
    char buf[128]={
   
   0};
    sprintf(buf,"ps -ax | grep %s|grep -v grep", process_name);
    if((strm = popen(buf, "r")) != NULL)
    {
   
   
        if(fgets(buf, sizeof(buf), strm) != NULL)
        {
   
   
            printf("buf=%s\n",buf);
            n = atoi(buf);
            printf("n=%d\n",n);
        }
    }
    else
    {
   
   
        return -1;
    }
    pclose(strm);
    return n;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
   
   
    int serial_fd = -1;
    int len = 0;
    int ret = -1;
    char *category = NULL;
    unsigned char buffer[6] = {
   
   0xAA, 0x55, 0x00, 0x00, 0X55, 0xAA};
    wiringPiSetup();
    garbage_init();
    ret = detect_process("mjpg_streamer");
    if ( -1 == ret)
    {
   
   
        printf("detect process failed\n");
        goto END;
    }
    serial_fd = myserialOpen(SERIAL_DEV, BAUD);
    if (-1 == serial_fd)
    {
   
   
        printf("open serial failed\n");
        goto END;
    }
    while(1)
    {
   
   
        len = serialGetstring(serial_fd, buffer);
        if<