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目前课设已完成，2m距离，传输10000个连续数字，每个数字两字节大小，即总共20000个字节160000bit，用时7s，大约2.3万bit/s，即22.4kB/s，误码率为0，视频演示链接
另外，自己写了一个基于QT的串口上位机，结合USMART，可以非常方便修改参数，所有源码在文后，一开始做的时候资料难求，网上都是要收费的，希望不要有人把我的资料拿去卖啦，分享分享，受益于互联网，回馈于互联网，如果你也有这个课设任务，希望对你有所帮助
课程设计题目如下：
关键字：STM32、可见光、距离1.5米、1万个连续数字、记录接收时间、通信速率、误码率。
本文说明：只是通过C程序简单实现通信过程，不涉及高深的理论，所使用的模块也是廉价实惠的，争取以最低成本通过代码学习、理解并实现可见光通信即可。（可能废话有点多了，可以看到文末那边的框图，整体的思路写在后面，所有的工程文件在文末，对应着代码来看最好）
先看硬件部分需要什么
在STM32板子部分，因为接收与发送要尽量同时进行，因此需要使用两个开发板分别进行收发（使用RTOS系统的话没试过，感觉会影响通信），一开始以为需要定义一个1万的大数组，但是没必要，直接使用for循环进行赋值发送就好，因此可以使用最简单的stm32核心板就好（网购8元左右），再加usb下载线或者STLINK就可以使用了。
在发射部分，可以使用二极管白光LED就好了，通过白光的亮-暗表示二进制的0-1，适合在比较近距离的时候，再加一个灯罩效果会更佳，STM32普通的GPIO能够输出的电平最高只有3.3V，使用一个3W的白光LED也可以控制，不过最好是将LED的阳极接在单片机板载输出的5V引脚上，阴极则接到一个普通的GPIO上即可，该GPIO输出低就能让LED获得更大的发射功率，在远距离的情况下可以使用二极管激光LED，用法和白光LED的一样。
在接收部分，使用一块钱左右的光敏电阻模块，该模块自带了信号放大电路和模数转换功能，通过感应周围光线的亮暗就能够将0、1电平通过引脚输出，因此只要将光敏模块的数字输出引脚接至STM32的一个普通GPIO上，STM32就能够通过读取该GPIO获知当前环境的光线是亮还是暗了（不要担心环境光线影响大，该模块自带一个滑动电阻可以调节灵敏度，只要设置好在当前环境下该模块输出为暗即可）。
了解一些概念
可见光，就直白的理解就是人眼能够看见的光都可以称之为可见光嘛，不一定非得是白光，红光、绿光、蓝光或者光纤都可以称为可见光，注意红外线紫外线是不可见光。
信号调制和解调，也可以先简单地理解成以什么样的方式表示一个信号，不同方式可以代表不同的信号，而解调就是根据识别到的方式判断其为何种信号的过程，这更像是两者之间的一种协议。比如二进制0信号，使用1.6ms的高电平和0.7ms的低电平表示，二进制信号1可以使用1.6ms的高电平和1.5ms的低电平表示，相对于发送端来说，这些高低电平就体现在LED的暗-亮上，通过暗亮持续的时间不同代表不同的信号；而对于接收端来说，则需要能读取出与光敏模块连接的GPIO的电平持续时间，进而就可以判断出是什么信号。当然，还可以使用pwm不同占空比来代表不同信号，或者其他的论文里提到的方式。
对于上面提到的读取引脚持续的电平时间，或者是记录接收用时，需要用到定时器，STM32有好多并且功能强大的定时器，相信只要学过stm32的朋友都有了解，关于定时器的理解，我通常会和别人解释为它就是一种计数器，你可以设置它的频率来控制它计数一次的时间，最终得到的计时时间实则为计数的次数乘以该时间，你还可以设置它计数到多少数值的时候让它引发中断，当然也可以在计数溢出的时候发生中断，溢出是因为stm32f1的定时器是16位的寄存器，最多只能计数2^16即65536次，溢出了它还能自动重装载，循环计数，最要命还有一点，你可以把它看成是与CPU并行执行、两者独立的，比如你开启定时器计数后，不会影响到CPU执行其他的代码，两者各司其职，是相互独立的，不同于延迟函数，在延迟期间，CPU不能去做其他事。
对于串口通信就没什么好说的啦，就是开启了串口中断，如果需要写数据显示到电脑时，会把数据写入DR寄存器，此时就会引发串口中断，把数据传送出去，而电脑传数据回单片机时也会引发中断，只要与上位机定好协议就能够解析出接收到的数据是什么，这里可以直接使用正点原子的工程模板，自带了串口数据处理的功能，非常方便。另外，还可以使用正点原子自己写的一个串口调试组件USMART，有什么作用呢？比如在代码烧录运行后，你想要修改某个函数的传入参数时，就可以通过USMART来实现，免去了重复修改代码、编译、烧录的过程，其原理也是基于串口通信，将串口接收到的字符串解析出来，然后调用该函数并赋予函数入口参数新的数值。链接 -》第40讲 USMART调试组件实验-M3h
进入正题，发射端的数据到底应该怎么发送？从上面已知，白光只有两种状态可以被识别，就是亮或者暗，因此传输所有的数据，都需要将该十进制数据转换为2进制，将二进制数据发送出去，接收端只要读取到该二进制数据，就意味着最简单的可见光通信完成了。所以有两件事需要做，一是将十进制转二进制，二是规定好以什么样的方式表示不同的信号，哦还有一件，就是一个数据需都需要什么信号呢？
我的做法很简单，对于十进制转二进制，可以通过位操作的方式判断该数据的每一个位是什么就好了，因为需要传输1万个数字，所以需要定义 uint16_t 的数据类型，也就是 unsigned short int 数据类型，使用16位的二进制表示一个数据，可表示的范围是0到65535，对某个数据的位操作如下：
//转化一个数据(2字节)
void transData(uint16_t data)
{
uint8_t j;
uint16_t tmp;
printf("%d ",data);
for(j=16;j>0;j--)
{
tmp = (data)&(1<<(j-1)); //从第16位由高往低位发送
if(tmp) printf("1");
else printf("0");
}
}
//比如提取data的第16位时，让1左移15位，则1就在第16位了，其后都是0
//再与data相与，那么只有data的第16为的数据可以被保留，其他的全都为0
//赋值给tmp，tmp的状态就是data的第16位状态了
对于以什么样的方式表示不同信号，可以采取不同高电平持续时间的不同来区分不同的信号，比如我高电平持续t1时间表示0，高电平持续t2时间表示1，这样就能较快速并且方便地被接收端识别；与此同时，为了区分数据或者说避免外界信号的干扰，可以在每个数据前都再加上一个起始信号，比如可以用连续两次的高电平均持续t3时间来表示起始信号，即表示一个数据的开始。总共需要三种信号来表示一个数据。
发送端的基本思路已解决，再看看接收端，其实已知多长高电平对应的是什么信号了，接收端需要做的，就是读取出该高电平时间，然后判断是什么信号就好。关键点在于，如何读取引脚的高电平时间。
一开始的思路很狭隘，就是开启该引脚的外部中断，遇到上升沿就触发中断，然后接收端就进入一个延迟函数等待，等待若干时间后再读取引脚电平来区分信号的不同。其实可以使用定时器来完成这部分计时，好处就在于和上文提到的一样，定时器计时期间不会影响CPU的工作，因此可以使用输入捕获，其本质也是使用定时器计时的。比如可以这样配置定时器，先开启上升沿中断和更新中断，也就是当遇到一个高电平时会触发该中断，接着在该中断里开启定时器计数，并且同时将定时器设为下降沿中断，因此在本次高电平结束的时候，又一次触发该中断，然后再在该中断里停止定时器计数并读出定时器的计数数值，即可得到一次高电平捕获的时间，同时还要将定时器设为上升沿中断以备下次的捕获。总结来说，每一次获取一个高电平时，只需要在一个while循环里一直等待，直到捕获完一次高电平信号，就可以开始判断该信号是什么类型的信号了。
对于以上框图的解释如下，从发射端到接收端：
USMART是一个开源的串口调试组件，它可以通过串口助手调用程序里面的任何函数并执行，可以随意更改函数的输入参数（支持数字(10/16进制)、字符串、函数入口地址等作为参数）。当串口接收到数据时，USMART会将接收到的字符串解析，通过对应的函数指针即可访问到程序里的任意函数。因此加入USMART，可实现在芯片已经烧录好的情况下，在线修改发射相关的参数，非常方便。
在发射端如果收到了发射连续数据的指令，则程序先将起始数据、结束数据和长度发射给接收端用于验证，随后再在for循环里将数据循环发射出去。对于发射一个数据时，则是通过循环移位逐个将二进制位提取出来并判断。
在接收端初始化了定时器3和定时器5，分别用来计算接收总用时和捕获光敏电阻引脚高电平持续时间的；初始化FSMC则是为了使用外部SRAM和LCD，两者均由FSMC来配置和管理。
刚初始化完成，会先对缓冲数组清零，在后面接收数据期间，如果数据有错误，错误的数据不会被保存到数组里，那么该位则仍为0，以便在数据统计误码时，可以直接通过数组里的数值是否为0判断该接收数据位是否正确。
在每一次接收数据时，会先接收3个信息头，分别是数据块的起始数据、结束数据和数据长度，只有当这3个均接收正确并验证成功（比如结束数据+1-起始数据=长度），才会往下循环接收真正的数据。
在循环接收数据期间，先给i赋值为起始位，如果数据没有出错，则i和所接收到的数值是一样的（每次循环步进相等），因此可以通过检验i和所接收的数据是否相等来确定该数据有没有出错。由于当接收端接收错误，比如光线被挡住了，但这并不影响发射端以固定的步进发射数据，而接收端则会因为读取不到数据，步进停止，因此在每次出现错误数据后，都需要下一次的正确数据来矫正接收端里的循环步进值。
另外，在统计误码之后，需要对缓冲数组清零，否则在进行下一次数据接收与判断时会出错。
全部工程下载链接：
链接：https://pan.baidu/s/1r5pLaeCu5mieWKNu90GWDA
提取码：feng
跳转：可见光通信工程下载链接【提取码：feng】
【发射端main.c】
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "sensor.h"
#include "usart.h"
#include "usmart.h"
/*
程序整体思路：
① 把每个要发射的数据转成二进制，再将二进制的每一位逐1发射出去；
② 需要3个信号表示一个数据，分别用高电平持续的不同时间表示不同
信号：起始信号、0信号、1信号，分别对应p1,p2,p3；
③ 默认状态LED是亮的，起始信号发射的时候，将LED引脚置高，并延迟
p1的时间，再进行翻转，两次这样的p1高电平时间即代表起始信号；
④ 数据信号需要紧跟着起始信号，一次起始信号之后就是16位的0、1数
据信号，对于0信号，则是高电平持续p2时间，再翻转，对于1信号，
则是高电平持续p3时间；
⑤ 因此只需要设置好每个信号之间的时间参数，使用滴答定时器计数的
延迟函数达到持续的效果，然后只要判断即将发射的数据的各个位，
即可将一个数据发射出去。
* 2020.8.30 —— by afeng
1、优化程序，优化部分变量，让程序运行的更快，尽量与接收端同步。
* 2020.8.25 —— by afeng
1、优化发射端串口助手，使其能够实时自动刷新电脑可用的串口，当该串口掉线，则会自动关闭连接。
2、优化串口助手的显示区域部分，通过设置光标的位置使得文字可以从上至下显示。
* 2020.8.23 —— by afeng
1、加入连续发射多个数据的函数，并支持不同起始数据和结束数据，然后
注册到USMART调试组件，以达到从串口助手来控制发射的数据。
2、结合了自己的基于QT的串口助手，把本工程的USMART组件与该调试助手
结合起来使用，更方便调参。
* 2020.8.20 —— by afeng
1、开始使用USMART调试组件，可以在串口助手通过函数带参数的方式在线修改
各个参数，在后面不同距离下改变参数有着极大的便利性，免去了重复修改
、编译和烧录代码的繁琐过程。
2、解决了二进制数据位错误的BUG，是由于自己不够熟练位操作引起的，最后
决定使用数字1的移位操作来提取出每个数据的各个二进制位。
3、实现了基于滴答定时器的长时间延迟，由于该定时器只有16位，基于ST库写
的延迟函数一次最大不能超过2s，经过额外编程实现能够一次延迟10s以上。
4、剔除了每次数据都需要结束信号的方案，使得发射时间进一步提升，其实每
个数据的起始信号也可以作为每个数据的区分了。
* 2020.8.19 —— by afeng
1、使用函数将十进制转二进制，并能够将每一个位通过亮-暗表示0-1将二进制
各个位成功发射出去，测得最小时间参数可以达到300us左右，但是由于接收
端的限制以及距离的影响，这个参数需要每次调整。
*/
//连续发射数据
void emitSeriesData(uint16_t start,uint16_t end)
{
uint16_t i,len=end+1;
if((start>0) && (end>start))
{
printf("发送从 %d 到 %d ，共 %d 个数据。\r\n",start,end,(end+1-start));
printf("正在发送……\r\n");
emitData(start); emitData(end); emitData((end+1-start)); //先发送本次数据块的信息
delay_ms(10);
for(i=start;i<len;i++)
{
emitData(i); //开始循环发送，从开始数据位开始发送
if(i%100 == 0) printf("%d ",i);
}
LED = 0;
printf("\r\n本次已发送完成。\r\n");
}
}
int main(void)
{
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
uart_init(115200); //串口初始化为115200
delay_init(); //延时函数初始化
LedConfigInit(); //初始化光源引脚及发射相关参数
usmart_dev.init(SystemCoreClock/1000000); //初始化 USMART，实现在串口修改发射相关参数
LED = 0; //发射前默认光源开启
printf("当前参数：\r\n"); lookUpCurrentParameter();
printf("\r\n等待发射数据……\r\n");
emitSeriesData(1,5);
while(1)
{
//直到等到发射命令从串口进入，才进行发射
}
}
【发射端sensor.c】
#include "sensor.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#define DATABIT 14
uint32_t startSignalHold_time=600; //起始信号持续高电平
uint32_t start_Wait_time=800; //发送二进制0时 高电平 持续的时间
uint32_t data_0_版权声明：本文标题：代码实现 —— 基于 STM32 的可见光通信系统课程设计 内容由热心网友自发贡献，该文观点仅代表作者本人， 转载请联系作者并注明出处：https://www.elefans.com/xitong/1727860303a1134037.html， 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。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容，一经查实，本站将立刻删除。
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