基于STM32和人工智能的自动驾驶小车系统

目录

  1. 引言
  2. 环境准备
  3. 自动驾驶小车系统基础
  4. 代码实现:实现自动驾驶小车系统
    • 4.1 数据采集模块
    • 4.2 数据处理与分析
    • 4.3 控制系统
    • 4.4 用户界面与数据可视化
  5. 应用场景:自动驾驶应用与优化
  6. 问题解决方案与优化
  7. 收尾与总结

1. 引言

随着人工智能和嵌入式系统技术的发展,自动驾驶技术在交通、物流等领域得到了广泛应用。本文将详细介绍如何在STM32嵌入式系统中结合人工智能技术实现一个自动驾驶小车系统,包括环境准备、系统架构、代码实现、应用场景及问题解决方案和优化方法。

2. 环境准备

硬件准备

  • 开发板:STM32F407 Discovery Kit
  • 调试器:ST-LINK V2或板载调试器
  • 超声波传感器:用于距离测量和避障
  • 红外传感器:用于线路跟踪
  • 摄像头模块:用于图像识别
  • 电机驱动模块:如L298N,用于控制电机
  • 直流电机:用于驱动小车
  • 显示屏:如TFT LCD显示屏
  • 按键或旋钮:用于用户输入和设置
  • 电源:12V或24V电源适配器

软件准备

  • 集成开发环境(IDE):STM32CubeIDE或Keil MDK
  • 调试工具:STM32 ST-LINK Utility或GDB
  • 库和中间件:STM32 HAL库、TensorFlow Lite
  • 人工智能模型:用于图像识别和路径规划

安装步骤

  1. 下载并安装 STM32CubeMX
  2. 下载并安装 STM32CubeIDE
  3. 配置STM32CubeMX项目并生成STM32CubeIDE项目
  4. 安装必要的库和驱动程序
  5. 下载并集成 TensorFlow Lite 库

3. 自动驾驶小车系统基础

控制系统架构

自动驾驶小车系统由以下部分组成:

  • 数据采集模块:用于采集环境数据(距离、图像、线路等)
  • 数据处理与分析:使用人工智能算法对采集的数据进行分析和路径规划
  • 控制系统:根据分析结果控制电机驱动小车
  • 显示系统:用于显示小车状态和路径信息
  • 用户输入系统:通过按键或旋钮进行设置和调整

功能描述

通过超声波传感器、红外传感器和摄像头采集环境数据,并使用人工智能算法进行分析和路径规划,控制电机驱动小车自动行驶和避障。用户可以通过按键或旋钮进行设置,并通过显示屏查看小车状态和路径信息。

4. 代码实现:实现自动驾驶小车系统

4.1 数据采集模块

配置超声波传感器
使用STM32CubeMX配置GPIO和TIM接口:

打开STM32CubeMX,选择您的STM32开发板型号。
在图形化界面中,找到需要配置的GPIO和TIM引脚,设置为输入模式。
生成代码并导入到STM32CubeIDE中。

代码实现

#include "stm32f4xx_hal.h"#define TRIG_PIN GPIO_PIN_0
#define ECHO_PIN GPIO_PIN_1
#define GPIO_PORT GPIOATIM_HandleTypeDef htim2;void GPIO_Init(void) {__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};GPIO_InitStruct.Pin = TRIG_PIN;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);GPIO_InitStruct.Pin = ECHO_PIN;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;HAL_GPIO_Init(GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
}void TIM_Init(void) {__HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE();TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};htim2.Instance = TIM2;htim2.Init.Prescaler = 84 - 1;htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;htim2.Init.Period = 0xFFFF;htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;HAL_TIM_Base_Init(&htim2);sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim2, &sClockSourceConfig);HAL_TIM_Base_Start(&htim2);
}uint32_t Read_Ultrasonic_Distance(void) {uint32_t local_time = 0;HAL_GPIO_WritePin(GPIO_PORT, TRIG_PIN, GPIO_PIN_SET);HAL_Delay(10);HAL_GPIO_WritePin(GPIO_PORT, TRIG_PIN, GPIO_PIN_RESET);while (!(HAL_GPIO_ReadPin(GPIO_PORT, ECHO_PIN)));while (HAL_GPIO_ReadPin(GPIO_PORT, ECHO_PIN)) {local_time++;HAL_Delay(1);}return local_time;
}int main(void) {HAL_Init();SystemClock_Config();GPIO_Init();TIM_Init();uint32_t distance;while (1) {distance = Read_Ultrasonic_Distance();HAL_Delay(100

配置红外传感器
使用STM32CubeMX配置GPIO接口:

打开STM32CubeMX,选择您的STM32开发板型号。
在图形化界面中,找到需要配置的GPIO引脚,设置为输入模式。
生成代码并导入到STM32CubeIDE中。

代码实现

#include "stm32f4xx_hal.h"#define IR_SENSOR_PIN GPIO_PIN_2
#define GPIO_PORT GPIOAvoid GPIO_Init(void) {__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};GPIO_InitStruct.Pin = IR_SENSOR_PIN;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;HAL_GPIO_Init(GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
}uint8_t Read_IR_Sensor(void) {return HAL_GPIO_ReadPin(GPIO_PORT, IR_SENSOR_PIN);
}int main(void) {HAL_Init();SystemClock_Config();GPIO_Init();uint8_t ir_state;while (1) {ir_state = Read_IR_Sensor();HAL_Delay(1000);}
}

配置摄像头模块
使用STM32CubeMX配置SPI或I2C接口:

打开STM32CubeMX,选择您的STM32开发板型号。
在图形化界面中,找到需要配置的SPI或I2C引脚,设置为相应的通信模式。
生成代码并导入到STM32CubeIDE中。

代码实现

#include "stm32f4xx_hal.h"
#include "camera.h"void Camera_Init(void) {// 初始化摄像头模块
}void Camera_Capture_Image(uint8_t* image_buffer) {// 捕获图像数据
}int main(void) {HAL_Init();SystemClock_Config();Camera_Init();uint8_t image_buffer[IMAGE_SIZE];while (1) {Camera_Capture_Image(image_buffer);HAL_Delay(5000);  // 每5秒捕获一次图像}
}

4.2 数据处理与分析

集成TensorFlow Lite进行数据分析
使用STM32CubeMX配置必要的接口,确保嵌入式系统能够加载和运行TensorFlow Lite模型。

代码实现

#include "tensorflow/lite/c/common.h"
#include "tensorflow/lite/micro/micro_interpreter.h"
#include "tensorflow/lite/micro/micro_error_reporter.h"
#include "tensorflow/lite/micro/micro_mutable_op_resolver.h"
#include "tensorflow/lite/schema/schema_generated.h"
#include "tensorflow/lite/version.h"
#include "model_data.h"  // 人工智能模型数据namespace {tflite::MicroErrorReporter micro_error_reporter;tflite::MicroInterpreter* interpreter = nullptr;TfLiteTensor* input = nullptr;TfLiteTensor* output = nullptr;constexpr int kTensorArenaSize = 2 * 1024;uint8_t tensor_arena[kTensorArenaSize];
}void AI_Init(void) {tflite::InitializeTarget();static tflite::MicroMutableOpResolver<10> micro_op_resolver;micro_op_resolver.AddFullyConnected();micro_op_resolver.AddSoftmax();const tflite::Model* model = tflite::GetModel(model_data);if (model->version() !=if (model->version() != TFLITE_SCHEMA_VERSION) {TF_LITE_REPORT_ERROR(&micro_error_reporter,"Model provided is schema version %d not equal ""to supported version %d.",model->version(), TFLITE_SCHEMA_VERSION);return;}static tflite::MicroInterpreter static_interpreter(model, micro_op_resolver, tensor_arena, kTensorArenaSize,&micro_error_reporter);interpreter = &static_interpreter;interpreter->AllocateTensors();input = interpreter->input(0);output = interpreter->output(0);
}void AI_Run_Inference(uint8_t* image_data, float* output_data) {// 拷贝输入数据到模型输入张量for (int i = 0; i < input->dims->data[1]; ++i) {input->data.uint8[i] = image_data[i];}// 运行模型推理if (interpreter->Invoke() != kTfLiteOk) {TF_LITE_REPORT_ERROR(&micro_error_reporter, "Invoke failed.");return;}// 拷贝输出数据for (int i = 0; i < output->dims->data[1]; ++i) {output_data[i] = output->data.f[i];}
}int main(void) {HAL_Init();SystemClock_Config();AI_Init();Camera_Init();uint8_t image_buffer[IMAGE_SIZE];float output_data[OUTPUT_SIZE];while (1) {// 捕获图像数据Camera_Capture_Image(image_buffer);// 运行AI推理AI_Run_Inference(image_buffer, output_data);// 根据模型输出数据执行相应的操作HAL_Delay(1000);}
}

4.3 控制系统

配置GPIO控制电机驱动模块
使用STM32CubeMX配置GPIO接口:

打开STM32CubeMX,选择您的STM32开发板型号。
在图形化界面中,找到需要配置的GPIO引脚,设置为输出模式。
生成代码并导入到STM32CubeIDE中。

代码实现

#include "stm32f4xx_hal.h"#define MOTOR_LEFT_PIN GPIO_PIN_0
#define MOTOR_RIGHT_PIN GPIO_PIN_1
#define GPIO_PORT GPIOBvoid GPIO_Init(void) {__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};GPIO_InitStruct.Pin = MOTOR_LEFT_PIN | MOTOR_RIGHT_PIN;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
}void Control_Motor(uint8_t left_state, uint8_t right_state) {HAL_GPIO_WritePin(GPIO_PORT, MOTOR_LEFT_PIN, left_state ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET);HAL_GPIO_WritePin(GPIO_PORT, MOTOR_RIGHT_PIN, right_state ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET);
}int main(void) {HAL_Init();SystemClock_Config();GPIO_Init();AI_Init();uint8_t left_motor_state;uint8_t right_motor_state;uint8_t image_buffer[IMAGE_SIZE];float output_data[OUTPUT_SIZE];while (1) {// 捕获图像数据Camera_Capture_Image(image_buffer);// 运行AI推理AI_Run_Inference(image_buffer, output_data);// 根据AI输出控制电机left_motor_state = output_data[0] > 0.5;right_motor_state = output_data[1] > 0.5;Control_Motor(left_motor_state, right_motor_state);HAL_Delay(100);}
}

4.4 用户界面与数据可视化

配置TFT LCD显示屏
使用STM32CubeMX配置SPI接口:

打开STM32CubeMX,选择您的STM32开发板型号。
在图形化界面中,找到需要配置的SPI引脚,设置为SPI模式。
生成代码并导入到STM32CubeIDE中。

代码实现

#include "stm32f4xx_hal.h"
#include "spi.h"
#include "lcd_tft.h"void Display_Init(void) {LCD_TFT_Init();
}void Display_Car_Data(float* output_data) {char buffer[32];sprintf(buffer, "Left Motor: %s", output_data[0] > 0.5 ? "ON" : "OFF");LCD_TFT_Print(buffer);sprintf(buffer, "Right Motor: %s", output_data[1] > 0.5 ? "ON" : "OFF");LCD_TFT_Print(buffer);
}int main(void) {HAL_Init();SystemClock_Config();GPIO_Init();AI_Init();Display_Init();uint8_t image_buffer[IMAGE_SIZE];float output_data[OUTPUT_SIZE];while (1) {// 捕获图像数据并填充 input_data 数组Camera_Capture_Image(image_buffer);// 运行AI推理AI_Run_Inference(image_buffer, output_data);// 显示小车状态数据和AI结果Display_Car_Data(output_data);// 根据AI结果控制电机uint8_t left_motor_state = output_data[0] > 0.5;uint8_t right_motor_state = output_data[1] > 0.5;Control_Motor(left_motor_state, right_motor_state);HAL_Delay(100);}
}

5. 应用场景:自动驾驶应用与优化

智能物流

自动驾驶小车可以应用于物流领域,通过智能路径规划和避障技术,提高物流运输效率和安全性。

智能农业

在农业领域,自动驾驶小车可以用于农作物的种植和管理,自动化执行各种农务操作,提升农业生产力。

智能巡检

自动驾驶小车可以用于工业和基础设施的巡检,通过实时监控和数据分析,及时发现和处理问题。

⬇帮大家整理了单片机的资料

包括stm32的项目合集【源码+开发文档】

点击下方蓝字即可领取,感谢支持!⬇

点击领取更多嵌入式详细资料

问题讨论,stm32的资料领取可以私信!

 

6. 问题解决方案与优化

常见问题及解决方案

  1. 传感器数据不准确:确保传感器与STM32的连接稳定,定期校准传感器以获取准确数据。
  2. 设备响应延迟:优化控制逻辑和硬件配置,减少设备响应时间,提高系统反应速度。
  3. 显示屏显示异常:检查SPI通信线路,确保显示屏与MCU之间的通信正常,避免由于线路问题导致的显示异常。

优化建议

  1. 数据集成与分析:集成更多类型的传感器数据,使用大数据分析和机器学习技术进行环境预测和趋势分析。
  2. 用户交互优化:改进用户界面设计,提供更直观的数据展示和更简洁的操作界面,增强用户体验。
  3. 智能化控制提升:增加智能决策支持系统,根据历史数据和实时数据自动调整控制策略,实现更高效的自动驾驶管理。

7. 收尾与总结

本教程详细介绍了如何在STM32嵌入式系统中结合人工智能技术实现智能自动驾驶小车,从硬件选择、软件实现到系统配置和应用场景都进行了全面的阐述。通过合理的技术选择和系统设计,可以构建一个高效且功能强大的自动驾驶小车系统。在实际应用中,还可以根据具体需求进行优化和扩展,提升系统的性能和可靠性。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.rhkb.cn/news/354090.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系长河编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

pikachu靶场之XSS漏洞测试

一、环境配置 1.pikachu官网下载 下载地址&#xff1a;https://github.com/zhuifengshaonianhanlu/pikachu 2.百度网盘&#xff08;里面含有pikachu跟phpstudy&#xff09; 链接&#xff1a;pikachu下载 密码&#xff1a;abcd 配置&#xff1a;pikachu下载及安装-图文详解…

【尚庭公寓SpringBoot + Vue 项目实战】登录管理(十八)

【尚庭公寓SpringBoot Vue 项目实战】登录管理&#xff08;十八&#xff09; 文章目录 【尚庭公寓SpringBoot Vue 项目实战】登录管理&#xff08;十八&#xff09;1、登录业务介绍2、接口开发2.1、获取图形验证码2.2、登录接口2.3、获取登录用户个人信息 1、登录业务介绍 登…

keil5显示内存和存储占用百分比进度条工具

简介 [Keil5_disp_size_bar] 以进度条百分比来显示keil编译后生成的固件对芯片的内存ram和存储flash的占用情况, 并生成各个源码文件对ram和flash的占比整合排序后的map信息的表格和饼图。 原理是使用C语言遍历当前目录找到keil工程和编译后生成的map文件 然后读取工程文件和m…

shadertoy-安装和使用

一、安装vscode 安装vscode流程 二、安装插件 1.安装glsl编辑插件 2.安装shader toy插件 三、创建glsl文件 test.glsl文件 float Grid(float size, vec2 fragCoord) {vec2 r fragCoord / size;vec2 grid abs(fract(r - 0.5) - 0.5) / fwidth(r);float line min(grid…

Weevil-Optimizer象鼻虫优化算法的matlab仿真实现

目录 1.程序功能描述 2.测试软件版本以及运行结果展示 3.核心程序 4.本算法原理 5.完整程序 1.程序功能描述 Weevil-Optimizer象鼻虫优化算法的matlab仿真实现&#xff0c;仿真输出算法的优化收敛曲线&#xff0c;对比不同的适应度函数。 2.测试软件版本以及运行结果展示…

李宏毅2023机器学习作业HW06解析和代码分享

ML2023Spring - HW6 相关信息&#xff1a; 课程主页 课程视频 Sample code HW06 视频 HW06 PDF 个人完整代码分享: GitHub | Gitee | GitCode P.S. HW06 是在 Judgeboi 上提交的&#xff0c;出于学习目的这里会自定义两个度量的函数&#xff0c;不用深究&#xff0c;遵循 Sugge…

MySQL数据库的字段属性(navicat)

Unsigned&#xff1a;无符号 无符号的整数 声明了该列不能声明为负数 zerofill&#xff1a;填充零 不满足长度时&#xff0c;用0进行填充 如&#xff1a;int&#xff08;3&#xff09;&#xff0c;5 ——> 005 位置在无符号的下方 自增 通常理解为自增&…

《算法设计与分析》第五六章:回溯法与分支限界法

文章目录 回溯法分支限界法一、本章作业1.活动安排问题2.旅行商问题3.单源最短路径4.任务分配问题 二、算法积累1.回溯法求解01背包问题2.回溯法求解最大团问题3.回溯法求解n皇后问题4.回溯法求解地图着色5.回溯法求解哈密尔顿图6.回溯法求活动安排7.分支限界法求01背包问题8.分…

DIVE INTO DEEP LEARNING 36-49

文章目录 36. Data augmentation36.1 Training with enhanced data36.2 Enhancement measures36.3 Data augmentation summary 37. Fine tuning37.1 Fine tuning Introduce37.2 Fine tuning Step37.3 Fine tuning summary 38. Object detection38.1 Object detection38.2 Edge …

SpringBoot+Vue实现Excel文档导入和导出

1.准备工作 1.1.前端程序 在前端首先加上批量导出的按钮&#xff0c;如下 <el-button size"small" type"warning" plain click"exportData"> 批量导出 </el-button> 在添加了点击事件之后&#xff0c;在methods中要与之对应的添加上…

汽车IVI中控开发入门及进阶(二十七):车载摄像头vehicle camera

前言: 在车载IVI、智能座舱系统中,有一个重要的应用场景就是视频。视频应用又可分为三种,一种是直接解码U盘、SD卡里面的视频文件进行播放,一种是手机投屏,就是把手机投屏软件已视频方式投屏到显示屏上显示,另外一种就是对视频采集设备(主要就是摄像头Camera)的视频源…

3ds Max软件下载安装:3D建模软件 轻松开启你的建模之旅!

3ds Max&#xff0c;在建模过程中&#xff0c;网格建模和NURBS建模两大技术发挥着不可或缺的作用。网格建模允许用户通过顶点、边和面等元素的调整&#xff0c;精确地塑造出模型的形态&#xff1b;而NURBS建模则以其优秀的曲线和曲面处理能力&#xff0c;为设计师们提供了更为平…

二分+ST表+递推,Cf 1237D - Balanced Playlist

一、题目 1、题目描述 2、输入输出 2.1输入 2.2输出 3、原题链接 Problem - 1237D - Codeforces 二、解题报告 1、思路分析 case3提示我们一件事情&#xff1a;如果存在某个位置永远不停止&#xff0c;那么所有位置都满足永远不停止 很容易证明 随着下标右移&#xff0c…

【Ruby基础01】windows和termux中搭建Ruby开发环境

windows下环境搭建 railsinstaller官方git地址 按照文档安装git、nodejs、yarn&#xff0c;安装教程百度一下。railsinstall可以从release页面下载最新版本4.1.0。 安装完成如下 安装RubyMine 下载RubyMine RubyMine下载地址 安装激活 下载文件&#xff0c;按照里面的流程…

Houdini到UE地形流程

目录 Houidni地形制作 UE地形设置 Houdini engine插件安装 B站参考视频 Houidni地形制作 使用Terrain的HeightField相关节点制作地形&#xff1b;设置地形相关的材质层&#xff08;如rock、soil、grass等&#xff09;&#xff0c;注意材质的重叠&#xff1b; //detail层级&…

Python网络爬虫4-实战爬取pdf

1.需求背景 爬取松产品中心网站下的家电说明书。这里以冰箱为例&#xff1a;松下电器-冰箱网址 网站分析&#xff1a; 第一步&#xff1a; 点击一个具体的冰箱型号&#xff0c;点击了解更多&#xff0c;会打开此型号电器的详情页面。 第二步&#xff1a;在新打开的详情页面中…

Linux top 命令使用教程

转载请标明出处&#xff1a;https://blog.csdn.net/donkor_/article/details/139775547 文章目录 一、top 是什么二、top的基础语法三、top输出信息解读 一、top 是什么 Linux top 是一个在Linux和其他类 Unix 系统上常用的实时系统监控工具。它提供了一个动态的、交互式的实时…

关于Mysql 中 Row size too large (> 8126) 错误的解决和理解

提示&#xff1a;啰嗦一嘴 &#xff0c;数据库的任何操作和验证前&#xff0c;一定要记得先备份&#xff01;&#xff01;&#xff01;不会有错&#xff1b; 文章目录 问题发现一、问题导致的可能原因1、页大小2、行格式2.1 compact格式2.2 Redundant格式2.3 Dynamic格式2.4 Co…

Redis的安装及详解

1.Redis介绍&#xff1f; 1.1 Redis是什么&#xff1f; Redis&#xff08;Remote Dictionary Server,远程字典服务器&#xff09;是一个开源免费的&#xff0c;用C语言编写的一个高性能的分布式内存数据库&#xff0c;基于内存运行并支持持久化的NoSQL数据库。是当前最热门的…

Apache Doris 基础 -- 部分数据类型及操作

您还可以使用SHOW DATA TYPES;查看Doris支持的所有数据类型。 部分类型如下&#xff1a; Type nameNumber of bytesDescriptionSTRING/可变长度字符串&#xff0c;默认支持1048576字节(1Mb)&#xff0c;最大精度限制为2147483643字节(2gb)。大小可以通过BE配置string_type_le…