STM32 智能小车代码说明文档

目录

• 1. 项目概览
• 2. 嵌入式基础概念
• 3. 系统组成
• 4. 引脚与外设
• 5. 依赖库与对象
• 6. 全局变量
• 7. Blynk 远程控制
• 8. 电机控制
• 9. 超声波避障
• 10. 按键密码与本地控制
• 11. OLED 显示
• 12. 定位数据处理
• 13. 程序运行流程
• 14. 当前代码注意事项

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1. 项目概览

这份程序控制一辆基于 STM32 的智能小车。小车可以通过手机端 Blynk 远程控制，也可以通过本地按键控制；同时，它还包含 OLED 显示、密码验证、继电器触发、超声波避障、定位数据读取与上传等功能。

程序的核心思路

程序上电后先执行 setup()，初始化串口、OLED、WiFi、Blynk 和各个引脚。之后一直执行 loop()，不断处理定位数据、扫描按键、刷新 OLED、运行 Blynk 网络服务，并在避障模式开启时执行自动避障。

可以把这套程序理解成一个“小型控制系统”：STM32 不断观察外部输入，例如手机按钮、实体按键、超声波距离和定位模块返回值；然后根据这些输入改变输出，例如电机转动、OLED 显示、蜂鸣器提示、继电器动作和 Blynk 数据上传。

2. 嵌入式基础概念

如果之前没有接触过嵌入式，可以先把嵌入式系统理解成“运行在具体硬件上的程序”。普通电脑程序主要处理文件、窗口、网络请求；嵌入式程序更关注硬件本身，例如某个引脚是高电平还是低电平、电机是否转动、传感器有没有返回数据。

读这份代码时可以抓住三件事

第一，看输入从哪里来：手机 Blynk、两个按键、超声波模块、定位模块。第二，看程序保存了哪些状态：例如 set_mode、key_str、myWiFi_state。第三，看输出控制了什么：电机、OLED、蜂鸣器、继电器和 Blynk 虚拟引脚。只要沿着“输入、状态、输出”这条线看，代码会清楚很多。

3. 系统组成

这个项目由多个模块共同完成。STM32 是主控，负责做判断和控制；ESP8266 负责联网；OLED 负责显示；超声波模块负责测距；电机驱动模块负责让车轮运动；定位模块通过串口提供位置数据。

对没有嵌入式经验的读者来说，可以把 STM32 看成整辆小车的“大脑”，但它本身不能直接完成所有事情。它需要通过不同接口和外部模块配合：有的模块负责提供信息，例如按键、超声波、定位模块；有的模块负责执行动作，例如电机驱动、蜂鸣器、继电器和 OLED 显示屏。

主要数据流

手机 Blynk 控件
  -> ESP8266
  -> STM32 BLYNK_WRITE 回调
  -> 电机控制函数或模式变量 set_mode

按键输入
  -> analogRead 读取电压
  -> 判断按键编号
  -> 输入密码或直接控制电机

定位模块
  -> Serial2 返回字符串
  -> 程序按逗号截取坐标字段
  -> Blynk.virtualWrite 上传到 V11/V12

这几条数据流说明了项目的基本逻辑：外部输入先进入 STM32，STM32 根据代码做判断，再控制外部设备。远程按钮、本地按键和传感器数据虽然来源不同，但最后都会变成程序里的函数调用或变量变化。

4. 引脚与外设 源代码第 1 到 10 行，第 425 到 426 行

代码开头使用 #define 给硬件引脚起了易读的名字，后续控制外设时直接使用这些名字。

引脚名里的 PA6、PB0 代表 STM32 的端口和编号。字母 A、B 表示不同端口组，后面的数字表示该端口组里的具体引脚。代码中把这些硬件编号重新命名为 left_dir、key_1 这样的业务名称，是为了让读代码的人一眼知道它连接了什么。

输入引脚和输出引脚

输入引脚用于“读外部状态”，例如按键是否按下、超声波有没有回波。输出引脚用于“控制外部设备”，例如让蜂鸣器响、让继电器动作、让电机驱动板改变方向。代码在 setup() 中用 pinMode() 指定每个引脚的工作方向。

5. 依赖库与对象 源代码第 11 到 14 行，第 22 行，第 36 行

嵌入式开发经常会使用现成库。库的作用是把复杂的底层通信细节封装起来，让代码可以用较简单的函数操作模块。例如 OLED 实际需要按照显示芯片协议发送很多字节，但使用 U8g2 后，程序只需要设置字体、坐标并调用 print()。

ESP8266 对象

ESP8266 wifi(&Serial3);

这行表示 ESP8266 模块接在 Serial3 上。程序后面通过这个对象配置 WiFi 模式，并交给 Blynk 使用。

这里的 &Serial3 可以理解为告诉库：“请通过 STM32 的第三个串口去找 ESP8266”。如果硬件接线换到了别的串口，这里也需要对应修改。

OLED 对象

U8G2_SSD1306_128X64_NONAME_F_HW_I2C u8g2(U8G2_R0, U8X8_PIN_NONE);

这行创建了一个 SSD1306、128x64 分辨率、硬件 I2C 的 OLED 显示对象。所有 OLED 显示都通过 u8g2 完成。

128x64 表示屏幕有 128 列、64 行像素。代码里用 setCursor(x, y) 指定文字从哪个位置开始显示，其中 x 是横向位置，y 是纵向位置。

未使用的 playlist

第 16 行定义了一个 13 字节数组 playlist，但当前程序没有使用它。它可能是某个串口模块的指令帧，也可能是之前功能留下的代码。

6. 全局变量 源代码第 18 到 35 行

全局变量用于保存整个程序都会用到的状态。比如 WiFi 是否连接、当前控制模式、输入中的密码、超声波距离、定位字符串等。

普通程序也会有变量，但嵌入式程序里的变量经常代表“设备当前状态”。例如 set_mode 不是一个普通数字，它决定小车现在是手动控制还是自动避障；key_str 不是随便保存字符串，它记录用户已经输入了几位密码。

7. Blynk 远程控制 源代码第 38 到 94 行，第 103 到 116 行

Blynk 使用虚拟引脚和手机端控件通信。手机上某个按钮状态变化后，对应的 BLYNK_WRITE(Vx) 函数会被调用。

这里的“虚拟引脚”不是 STM32 板子上的真实引脚，而是 Blynk 平台提供的一种软件通道。手机端控件绑定 V1、V2 这样的编号，单片机程序也监听同样的编号，二者就能通过网络交换数据。

控制回调示例

BLYNK_WRITE(V1) {
  vpin_value = param.asInt();
  if (vpin_value) {
    forward();
    set_mode = 1;
  } else {
    stop_motor();
    set_mode = 1;
  }
}

以上代码表示：V1 按钮按下时小车前进，松开时停止。无论按下还是松开，都会把模式设回普通控制模式。

param.asInt() 的作用是把 Blynk 传来的值转成整数。对于按钮控件来说，通常按下是 1，松开是 0，所以代码用 if (vpin_value) 判断按钮当前是否处于按下状态。

联网状态提示

BLYNK_CONNECTED() 中把蜂鸣器引脚写 LOW，BLYNK_DISCONNECTED() 中把蜂鸣器引脚写 HIGH。实际表现取决于蜂鸣器模块是高电平触发还是低电平触发。

需要注意的是，Blynk 的回调依赖 Blynk.run() 持续运行。如果主循环长时间被 delay() 或 while 阻塞，远程控制响应就可能变慢。

8. 电机控制 源代码第 96 到 155 行

左右两个电机都由方向引脚和速度引脚控制。方向引脚使用 digitalWrite() 输出高低电平，速度引脚使用 analogWrite() 输出 PWM。

STM32 的引脚一般不能直接带动电机，因为电机需要的电流比单片机引脚能提供的大得多。所以中间通常会有电机驱动模块。STM32 只负责给驱动模块发送控制信号，真正给电机供电和换向的是驱动模块。

小车转向依赖左右轮的速度和方向差。两边轮子都向前转，小车前进；两边都向后转，小车后退；一边向前、一边向后，小车就会原地或近似原地转向。

9. 超声波避障 源代码第 157 到 177 行，第 324 到 335 行

超声波测距模块的工作方式类似“发声再听回声”。模块发出一束超声波，声波碰到障碍物后反射回来。程序测量从发出到收到回波经过了多久，再根据声速换算距离。

距离检测

float checkdistance_PB8_PB9() {
  digitalWrite(PB8, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(PB8, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(PB8, LOW);
  float distance = pulseIn(PB9, HIGH) / 58.00;
  delay(10);
  return distance;
}

PB8 负责给超声波模块发送触发脉冲，PB9 负责读取回波。pulseIn(PB9, HIGH) 测量回波高电平持续时间，除以 58 后得到近似厘米数。

代码中先让 PB8 保持低电平，再输出 10 微秒高电平，这是很多超声波模块要求的触发方式。PB9 上高电平持续时间越长，说明声音来回走过的距离越远，也就是障碍物越远。

避障判断

void obstacles_mode() {
  csb = checkdistance_PB8_PB9();
  Serial.println(csb);
  if (20 > csb) {
    Avoid_objects();
  } else {
    forward();
  }
}

当前距离小于 20 cm 时执行绕障动作，否则继续前进。

绕障动作

Avoid_objects() 使用固定动作绕开障碍：右转、前进、左转、前进、左转、前进、右转。它不判断左右两侧是否还有障碍物，因此属于比较简单的避障策略。

这种避障方式容易理解，也容易实现，但它没有真正“看见”周围环境。它只是在检测到前方太近时执行一套预设动作，所以如果障碍物形状复杂，或者地面摩擦导致转向角度不准，实际路线可能和预想不同。

10. 按键密码与本地控制 源代码第 179 到 322 行

key_procedure() 负责处理两个模拟按键输入。key_1 用于输入密码，key_2 用于直接控制小车运动。

这部分代码比较长，是因为它既要识别不同按键，又要处理按键抖动，还要等待按键松开。实体按键不是理想开关，按下和松开的瞬间电压会短暂抖动，因此代码需要多次确认。

按键识别方式

按键不是通过多个数字引脚区分，而是通过一个模拟引脚读取不同电压值。程序根据 ADC 数值范围判断按下的是哪个键。

这种做法常见于“电阻分压按键”。多个按键接在同一个模拟输入上，不同按键按下时形成不同分压，单片机读到的 ADC 数值就不同。好处是节省引脚，代价是需要设置合理的电压判断范围。

密码流程

每识别到一次有效按键，程序就把对应数字追加到 key_str。当 key_str 长度达到 4 位时，程序把它与 pass_str 比较。

• 密码正确：继电器引脚 rely_pin 拉低，OLED 显示成功信息，约 3 秒后继电器恢复高电平。
• 密码错误：OLED 显示错误信息，约 3 秒后清空输入。

按键消抖

每次检测到按键后，代码会延时 20 ms 再确认一次，并在 while 中等待按键松开。这样可以避免按键抖动导致一次按压被识别成多次。

本地方向控制

key_2 的逻辑是按住就运动，松开就停止。在等待松开的过程中，如果 WiFi 已连接，代码仍会调用 Blynk.run()，避免远程通信长时间没有被处理。

11. OLED 显示 源代码第 337 到 358 行，第 385 到 396 行，第 457 到 460 行

OLED 使用 U8g2 库显示文字。程序启动时显示 initialize...，运行时主要显示密码输入页面。

OLED 可以看作小车的人机界面。没有屏幕时，用户只能通过串口或蜂鸣器猜测设备状态；有了 OLED 后，程序可以直接显示初始化状态、密码输入位数、密码正确或错误等信息。

初始化显示

setup() 中先设置 OLED I2C 地址，再调用 u8g2.begin() 初始化显示屏，然后显示一行 initialize...。

密码页面

page1() 显示两行提示文字，并根据已经输入的密码位数显示星号。例如输入 1 位显示 *，输入 2 位显示 **。这样可以提示用户当前输入长度，同时不暴露真实密码。

屏幕坐标从左上角开始计算，横向是 x，纵向是 y。代码中的 setCursor(0, 16) 表示文字从左侧第 0 列、纵向第 16 像素附近开始显示。

u8g2.firstPage();
do {
  page1();
} while (u8g2.nextPage());

这是 U8g2 常见的页面刷新方式，所有绘图代码放在 firstPage() 和 nextPage() 之间。

这类刷新方式的特点是：每次刷新都重新画一遍需要显示的内容，而不是只改某一个字符。因此 page1() 中要把提示文字和星号都写完整。

12. 定位数据处理 源代码第 431 到 454 行

程序每 10 秒通过 Serial2 向定位模块发送一次命令：

定位模块和 STM32 之间使用串口通信。串口通信可以简单理解为双方按约定速度发送字符：STM32 发送命令，定位模块返回一段文本，程序再从这段文本里取出需要的字段。

Serial2.println("config,get,lbsloc");

如果 Serial2 收到数据，程序会逐字节读取并拼接成 read_str。随后使用逗号位置截取两个字段：

int firstComma = read_str.indexOf(',');
int secondComma = read_str.indexOf(',', firstComma + 1);
int thirdComma = read_str.indexOf(',', secondComma + 1);
int fourthComma = read_str.indexOf(',', thirdComma + 1);
log_str = read_str.substring(thirdComma + 1, fourthComma);
lat_str = read_str.substring(fourthComma + 1);

从命名来看，log_str 可能想表示经度字段，lat_str 表示纬度字段。解析完成后，程序把这两个值打印到调试串口，并在 WiFi 正常连接时上传到 Blynk 的 V11 和 V12。

这段解析逻辑依赖返回字符串格式稳定。如果模块返回内容少了逗号、顺序改变，或者混入错误提示，当前代码仍会尝试截取字符串，所以后续维护时最好增加格式检查。

13. 程序运行流程 源代码第 369 到 467 行

Arduino 风格程序通常由两个核心函数组成：setup() 和 loop()。setup() 只在上电或复位后执行一次，用来做初始化；loop() 会一直重复执行，用来持续响应外部变化。

setup 初始化

setup()
  1. 打开 Serial、Serial2、Serial3
  2. 设置默认变量和默认密码
  3. 初始化 OLED 并显示 initialize...
  4. 配置 ESP8266，连接 Blynk
  5. 设置电机、按键、蜂鸣器、继电器、超声波引脚
  6. 如果 Blynk 已连接，清空 V1 到 V5、V11、V12 的显示状态

loop 主循环

loop()
  1. 每 10 秒请求一次定位数据
  2. 如果 Serial2 有数据，解析坐标并上传
  3. 处理本地按键和密码逻辑
  4. 刷新 OLED 密码输入页面
  5. 调用 Blynk.run() 处理远程通信
  6. 如果 set_mode == 2，执行超声波避障

这类程序的特点是不会运行一次就结束，而是在 loop() 中反复检查各个模块的状态。远程控制、按键输入、定位数据和避障逻辑都通过主循环持续工作。

主循环的顺序会影响响应速度。例如程序正在执行绕障动作或等待按键松开时，其他功能也要等当前代码让出执行机会后才能继续处理。因此代码中有些延时函数会在等待期间调用 Blynk.run()，这是为了尽量保持远程连接不掉线。

初次阅读这类程序时，不需要把每一行都记住。更重要的是理解每一轮循环会检查哪些输入、更新哪些变量、触发哪些输出。按照这个顺序看，整份代码的运行路径会更清晰。

14. 当前代码注意事项

下面是根据当前源码整理出的注意点，主要用于后续维护、交付或继续开发时参考。

建议的最小修正

// OLED 成功提示
u8g2.print("Password is correct");

// OLED 密码输入提示
u8g2.print("password");

// 超声波读取增加超时示例
float distance = pulseIn(PB9, HIGH, 30000) / 58.00;