RT-Thread-【2024-RSOC】RT-Thread开发温湿度阿里云监测RT-Thread问答社区

【2024-RSOC】RT-Thread开发温湿度阿里云监测

发布于 2024-07-27 20:01:36 浏览：203 订阅该版

[tocm]

#### 监测器基本功能
要求：
1. 使用AHT10软件包采集温湿度并上传到阿里云；
2. 梳理文件系统启动流程，熟悉shell命令使用。能够将font分区挂载上，并在温湿度数据上传云端的同时，将数据同步放在文件系统处，文件名为：Data.txt；
   文件内容格式：
   ```
   Temp：XX ; Humi：XX ; Count： 1（自上电起所采集的数据次数）
   Temp：XX ; Humi：XX ; Count： 2
   Temp：XX ; Humi：XX ; Count： 3
   ```
3. 利用云端给开发板发送指令实现小灯翻转。

#### 硬件及开发环境
- **硬件**：星火一号开发板
- **env环境**：scons工具、menuconfig工具
- **编辑器**：vscode
- **RT-Thread源代码**：位于`rt-thread\bsp\stm32\stm32f407-rt-spark\dist\project\`工程下，通过`scons --dist`命令在`rt-thread\bsp\stm32\stm32f407-rt-spark`目录下打包的完整独立原始工程。

#### 一、软件包与组件

##### 软件包（Software Package）
**定义**：
具有特定的功能，用来完成特定任务的一个程序或一组程序。可以理解为帮助我们完成了底层驱动的编写，只需使用里面提供的API即可。

**功能**：
简化开发过程，封装了复杂的底层细节，使开发者能专注于应用逻辑。例如，使用AHT10软件包采集温湿度数据，无需编写复杂的I2C通信代码。

##### 组件（Component）
**定义**：
组件是一个可以独立开发、测试、部署和维护的软件单元，具有明确的功能边界，可在不同项目中重复使用。

**功能**：
提高软件的模块化和可维护性，方便功能扩展、维护和测试。例如，文件系统和网络协议栈（如MQTT）都可作为独立组件。

#### 二、温湿度传感器——AHT10（I2C设备）

**步骤**：
1. 打开板载的AHT外设驱动。
2. 确认Kconfig中已经关联并开启I2C总线。
3. 搜索并下载`rt_vsprintf_full`软件包（支持浮点输出）。

**任务代码编写**：

```c
#include <board.h>
#include <rtthread.h>
#include <drv_gpio.h>
#include <rtdevice.h>
#include "aht10.h"
#include "dfs_posix.h"
#define LOG_TAG "app_aht10"
#define LOG_LVL LOG_LVL_DBG
#include <ulog.h>

static float humidity, temperature;
static aht10_device_t dev;
static int count = 0;
static const char *i2c_bus_name = "i2c3";

static void write_data_to_file(float temp, float humi) {
    FILE *fp = fopen("/Data.txt", "a");
    if (fp != NULL) {
        fprintf(fp, "Temp：%.2f ; Humi：%.2f ; Count： %d\n", temp, humi, ++count);
        fclose(fp);
    }
}

static void thread1_entry(void *parameter)
{
    while (1)
    {
        /* 读取湿度 */
        humidity = aht10_read_humidity(dev);
        rt_kprintf("Humidity: %.2f%%\n", humidity);
        write_data_to_file(temperature, humidity);

/* 读取温度 */
        temperature = aht10_read_temperature(dev);
        rt_kprintf("Temperature: %.2fC\n", temperature);
        write_data_to_file(temperature, humidity); // Note: Normally, you'd write temp & humi separately, but here for simplicity.

rt_thread_mdelay(5000); // Increase delay for visibility
    }
}

static int app_aht10_example(void)
{
    dev = aht10_init(i2c_bus_name);
    if (dev == RT_NULL)
    {
        LOG_E("The sensor initializes failure");
        return -RT_ERROR;
    }
#### 三、文件系统与数据存储

**文件系统挂载**：

在RT-Thread中，通常会在系统初始化时自动挂载文件系统。然而，如果需要手动操作或检查文件系统挂载情况，可以使用`dfs_mount`函数。对于我们的示例，我们假设文件系统已经在系统启动时被正确挂载，并且`/Data.txt`文件可以被正常创建和写入。

**注意事项**：

- 确保文件系统分区（如FATFS或YAFFS）已经被正确配置和初始化。
- 在写入文件之前，检查文件是否已存在以及是否有足够的空间。

**代码补充**：

（如果需要在程序开始时显式挂载文件系统，可以添加以下代码，但通常这不是必需的，因为RT-Thread的BSP配置会处理这些）

```c
#include <dfs_fs.h>

// 假设文件系统已经配置好，这里仅作为示例（实际中可能不需要）
static int mount_filesystem(void)
{
    // 这里以FATFS为例，实际路径和名称取决于你的配置
    if (dfs_mount("fatfs", "/", "0:", 0) == 0)
    {
        rt_kprintf("Filesystem mounted successfully\n");
        return 0;
    }
    else
    {
        rt_kprintf("Failed to mount filesystem\n");
        return -1;
    }
}

// 在main函数或初始化函数中调用
int main(void)
{
    // ... 其他初始化代码
    if (mount_filesystem() != 0)
    {
        // 处理挂载失败的情况
    }

// 创建线程等后续操作...
}
```

#### 四、云端指令处理与小灯翻转

**MQTT通信**：

为了从云端接收指令并控制小灯，我们需要使用MQTT协议与云端进行通信。RT-Thread支持多种MQTT客户端库，如Paho MQTT、EMQ X MQTT等。

**步骤**：

1. 在`menuconfig`中启用MQTT软件包。
2. 配置MQTT客户端的参数，如服务器地址、端口、客户端ID、用户名和密码（如果需要）。
3. 编写MQTT主题订阅和消息处理函数。

**小灯控制**：

- 使用GPIO接口控制小灯。
- 在MQTT消息处理函数中，根据接收到的指令（如“on”或“off”）来控制小灯的开关状态。

**代码示例**（仅为概念性框架）：

```c
// 假设已有MQTT客户端实例mqtt_client
void mqtt_message_arrive(void *context, const char *topic, int qos, void *payload, size_t payloadlen)
{
    char *msg = rt_malloc(payloadlen + 1);
    if (msg == RT_NULL) return;
    memcpy(msg, payload, payloadlen);
    msg[payloadlen] = '\0';

if (strstr(msg, "on"))
    {
        // 控制小灯开
        rt_pin_write(LED_PIN, PIN_HIGH);
    }
    else if (strstr(msg, "off"))
    {
        // 控制小灯关
        rt_pin_write(LED_PIN, PIN_LOW);
    }

rt_free(msg);
}

// 在MQTT初始化时设置消息处理函数
// ...
mqtt_client->set_message_arrive_callback(mqtt_client, mqtt_message_arrive);
// ...
```

**注意**：上述代码是高度简化的，并且需要根据实际使用的MQTT客户端库和硬件接口进行调整。

#### 五、总结

通过上述步骤，我们可以实现一个，基于RT-Thread的温湿度物联网监测器，该监测器能够实时采集温湿度数据将数据上传到云端，并同步存储在本地文件系统中。同时，它还能接收云端指令来控制小灯的开关状态。