Arduino MKR1000 WiFi 拣选指灯系统（二）：UDP 通信与序列号防错

项目演进

这是“拣选指灯”系列的第二个项目。第一版使用有线串口通信，受限于 USB 线缆长度。本版升级为 **MKR1000 内置 WiFi + UDP 协议**，实现无线通信，并引入 **四位序列号** 机制：每条拣选指令携带序号，工人确认拣选时回传该序号，Python 端校验序号连续性，若不匹配即报错停机，有效防止漏拣、错拣。

硬件清单

• Arduino MKR1000 ×1 — 内置 WiFi、LiPo 充电管理
• LED（通用） ×2 — 指示料仓 1/2
• 12mm 轻触开关 ×1 — 工人确认按钮
• NPN 三极管 (如 2N2222) ×1 — 驱动 LED，规避 WiFi 启动时 D8/D9 电压跌落问题
• 330Ω 电阻 ×4 — LED 限流
• 10kΩ 电阻 ×1 — 按钮上拉
• 面包板、跳线、Micro-USB 线 若干

软件环境

• Python 3.6+ + 标准库 socket、csv — PC 端调度脚本
• Arduino IDE + WiFi101 库 — MKR1000 固件
• 序列文件 (sequence1.txt) — CSV 格式：0001,Bin1，每行一条指令

通信流程

1. Python 读取 CSV，逐行发送 序号+料仓号（如 0001Bin1）至 MKR1000 UDP 端口 2390
2. MKR1000 解析，点亮对应 LED，等待按钮按下
3. 按下后熄灭 LED，回传 序号（如 0001）至 Python
4. Python 校验回传序号与发送序号一致，方发送下一条；不一致则报错退出
5. 序列文件可随时编辑，重启两端即可从断点续传

关键代码片段

Arduino 端 (核心循环)

void loop() {
  int packetSize = Udp.parsePacket();
  if (packetSize) {
    // 读取包内容，前 4 字节序号，后续为料仓号
    String seq = packetBuffer.substring(0,4);
    String bin = packetBuffer.substring(4);
    // 点亮对应 LED，阻塞等待按钮
    if (bin == "Bin1") { digitalWrite(Bin1, HIGH); while(!digitalRead(OKbutton)); digitalWrite(Bin1, LOW); }
    else if (bin == "Bin2") { digitalWrite(Bin2, HIGH); while(!digitalRead(OKbutton)); digitalWrite(Bin2, LOW); }
    // 回传序号确认
    Udp.beginPacket(Udp.remoteIP(), Udp.remotePort());
    Udp.write(seq.c_str(), 4);
    Udp.endPacket();
  }
}

Python 端 (核心循环)

for row in csvReader:
    seq, bin = row[0], row[1]
    sock.sendto((seq+bin).encode(), (UDP_IP, UDP_PORT))
    data, _ = sock.recvfrom(1024)
    if data.decode() != seq:
        print(f"序列故障 at {data.decode()}")
        sys.exit()

接线要点

• MKR1000 D2 接按钮（另一端接 GND，内部上拉或外接 10kΩ 上拉）
• D8/D9 接三极管基极（串 330Ω），三极管集电极接 LED 阳极，发射极接地，LED 阴极经 330Ω 接 3.3V
• WiFi 启动瞬间 D8/D9 会拉低，直接驱动 LED 会熄灭，三极管隔离可解决
• 务必在 arduino_secrets.h 填入 SSID/密码

测试与故障注入

注释 myseq.toCharArray(ReplyBuffer, 5); 并启用固定回传 0001，可模拟序列错位，验证 Python 端检测逻辑。

后续改进方向 (Project 3)

• 扩展至 8/16/32 料仓，配合移位寄存器 (74HC595) 节省 IO
• 引入 OLED 显示当前序号/料仓/状态
• 改用 TCP 或 MQTT，增加可靠性与多设备协同
• PC 端开发 GUI，支持序列文件可视化编辑、进度条、日志导出
• 增加蜂鸣器/语音提示，适应嘈杂车间

项目资源

完整 Arduino 草图、Python 脚本、序列示例文件、Fritzing 原理图均可在项目页面获取。