基于Zigbee的三车协作智能小车项目改进方案

一、硬件准备与连接 

硬件清单：

1. 3辆现有STM32F103智能小车（含电机驱动、超声波/红外避障模块、电源等）。
2. 3个Zigbee模块（推荐XBee S2C，支持Mesh网络，UART接口）。
3. 3个STM32核心板（已集成至小车）。
4. 杜邦线、电源模块（5V/3.3V）、USB转TTL调试工具。

硬件连接：

1.Zigbee模块连接：
    XBee模块的TX接STM32的UART_RX（如PA3）。
    XBee模块的RX接STM32的UART_TX（如PA2）。
    共地（GND）连接。

2.电源供电：Zigbee模块需独立供电（3.3V），避免与电机驱动电源干扰。

 二、Zigbee网络配置

模块配置（使用XCTU软件）：

1.协调器（Coordinator）：1个模块，负责组网。
    设置CE=1（协调器模式），ID=1234（网络ID）。

2.路由器（Router）：2个模块，加入协调器网络。
    设置CE=0，ID=1234，DH/DL=0（广播模式）。

3.配置参数：波特率115200，校验位None，数据位8，停止位1。

 组网测试：

• 通过XCTU发送测试指令（如ATCN查看网络状态），确保所有节点加入同一网络。

三、通信协议设计

消息格式：

| 帧头（0xAA） | 指令类型（1字节） | 数据长度（1字节） | 数据（N字节） | 校验和（1字节） |

指令类型示例：
    0x01：位置坐标（x, y）；
    0x02：任务分配（如目标点坐标）；
    0x03：紧急避障信号。

校验和：所有字节累加后取低8位。

 通信逻辑：

1. 协调器：接收所有数据并转发至目标节点（如广播任务指令）。
2. 路由器：发送自身状态（位置、传感器数据）并接收指令。

四、软件代码实现（以STM32 HAL库为例）

Zigbee初始化：

void Zigbee_Init(UART_HandleTypeDef *huart) {
  // 配置UART参数（波特率115200）
  huart->Instance = USART2;
  huart->Init.BaudRate = 115200;
  HAL_UART_Init(huart);
}

 数据发送函数：

void Zigbee_Send(uint8_t cmd, uint8_t *data, uint8_t len) {
  uint8_t buffer[128];
  buffer[0] = 0xAA;                   // 帧头
  buffer[1] = cmd;                    // 指令类型
  buffer[2] = len;                    // 数据长度
  memcpy(&buffer[3], data, len);      // 数据内容
  buffer[3 + len] = checksum(buffer, 3 + len); // 校验和
  HAL_UART_Transmit(&huart2, buffer, 4 + len, 100);
}

数据接收与解析（中断回调）：

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) {
  if (huart == &huart2) {
    static uint8_t rx_buffer[128];
    static uint8_t index = 0;
    if (rx_data == 0xAA) {            // 检测帧头
      index = 0;
    }
    rx_buffer[index++] = rx_data;
    if (index >= 4 + rx_buffer[2]) {  // 根据长度判断帧结束
      if (validate_checksum(rx_buffer)) {
        process_command(rx_buffer);   // 处理指令
      }
      index = 0;
    }
  }
}

五、协作算法实现（编队控制示例）

目标：三车保持三角形编队，间距30cm。

算法逻辑:

1. Leader小车：通过超声波测量前方距离，生成目标路径。
2. Follower小车：接收Leader位置，计算自身目标坐标（相对位置），通过PID控制电机跟踪。

代码片段（位置计算）：

void calculate_follower_position(float leader_x, float leader_y) {
  // 假设Follower1在Leader右后方30cm
  float target_x = leader_x - 30 * cos(leader_angle);
  float target_y = leader_y - 30 * sin(leader_angle);
  PID_Update(target_x, target_y);      // 更新PID目标值
}