【RT-Thread作品秀】基于物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的智能環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

【RT-Thread作品秀】基于物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的智能環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

作者：趙帥

概述

智能環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于 STM32H7系列芯片開(kāi)發(fā)，通過(guò)光照傳感器與溫濕度傳感器采集環(huán)境中的光照與溫濕度數(shù)據(jù)，通過(guò)WIFI將系統(tǒng)采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的上傳至物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，也可以通過(guò)PC端軟件實(shí)時(shí)的監(jiān)控環(huán)境數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)適用于家庭、辦公室、教室等場(chǎng)所的進(jìn)行環(huán)境監(jiān)控，該系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性高、功耗低，丟包率低，隨時(shí)隨地監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)等特點(diǎn)，是一個(gè)實(shí)用的設(shè)計(jì)。

開(kāi)發(fā)環(huán)境

下位機(jī)：

硬件：stm32f407-atk-explorer

擴(kuò)展板：DHT11溫濕度傳感器，BH1750光照傳感器，板載AP6212 WIFI模塊

RT-Thread版本：RT-Thread V 4.0.3

開(kāi)發(fā)工具及版本：RT-Sudio

上位機(jī)：

Qt版本：Qt5

開(kāi)發(fā)工具：Qt Creator4.11.0

RT-Thread使用情況概述

內(nèi)核部分：調(diào)度器，信號(hào)量，事件集

調(diào)度器：創(chuàng)建多個(gè)線程來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的工作。

信號(hào)量：用來(lái)同步線程。

事件集：通知數(shù)據(jù)采集完成

組件部分：IIC框架， Sensor框架，SAL 套接字抽象層

IIC框架：驅(qū)動(dòng)光照傳感器，獲取光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)

Sensor框架：將溫濕度傳感器注冊(cè)到sensor上。使用該框架提高了代碼的復(fù)用性。

SAL 套接字抽象層：該組件實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧或網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)接口的抽象，并對(duì)上層提供一組標(biāo)準(zhǔn)的API接口，方便網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)與穩(wěn)定性。

軟件包部分：

cJSON：C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的極簡(jiǎn)的解析 JSON 格式的軟件包。

Onenet： RT-Thread 針對(duì) OneNET 平臺(tái)連接做的的適配，通過(guò)這個(gè)軟件包，可以讓設(shè)備在 RT-Thread 上非常方便的連接 OneNet 平臺(tái)，完成數(shù)據(jù)的發(fā)送、接收、設(shè)備的注冊(cè)和控制等功能。

pahomqtt,：本軟件包是在 Eclipse paho-mqtt 源碼包的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的一套 MQTT 客戶端程序。

Webclient：提供設(shè)備與 HTTP Server 的通訊的基本功能。

硬件框架

使用stm32h7做為系統(tǒng)主控，通過(guò)外接dht11傳感器、bh1750傳感器來(lái)采集外界的溫濕度數(shù)據(jù)與光照強(qiáng)度。

使用AP6211wifi模塊，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)，以及連接云平臺(tái)的功能。

軟件框架說(shuō)明

下位機(jī)流程圖：

上位機(jī)流程圖：

上位機(jī)數(shù)據(jù)的獲取是通過(guò)調(diào)用OneNet云平臺(tái)的API接口來(lái)獲取數(shù)據(jù)，因此需要使用HTTP協(xié)議。在QT中，QNetworkAccessManager類(lèi)可以完成基于HTTP協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸。既可以向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送請(qǐng)求，也可以接收網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)答。但是，具體的網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求需要通過(guò)QNetworkRequest類(lèi)實(shí)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)答通過(guò)QNetworkReply類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在數(shù)據(jù)獲取成功之后，通過(guò)調(diào)用QT中JSON相關(guān)的API函數(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)格式匹配出相應(yīng)的環(huán)境數(shù)據(jù)。之后發(fā)送dataSignal()信號(hào)，執(zhí)行setVallue槽函數(shù)將數(shù)據(jù)顯示在用戶界面上。通過(guò)定時(shí)器來(lái)定時(shí)發(fā)送get請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新的目的。流程圖如下圖所示。

軟件模塊說(shuō)明

art_mqtt_init_entry：初始化 mqtt，初始化成功后，釋放信號(hào)量，通知ArtOneNetUploadThread線程可以向OneNet發(fā)送數(shù)據(jù)。

art_onenet_upload_entry：線程接收到事件后，將數(shù)據(jù)發(fā)送至OneNet云平臺(tái)

art_dht11_read_entry：溫濕度數(shù)據(jù)采集線程，采集到數(shù)據(jù)后發(fā)送事件

art_bh1750_read_entry：光照采集線程，采集到數(shù)據(jù)后發(fā)送事件

演示效果

演示視頻