RT-Thread-【24嵌入式设计大赛】基于RT-Thread星火一号的家庭环境监测控制系统RT-Thread问答社区

【24嵌入式设计大赛】基于RT-Thread星火一号的家庭环境监测控制系统

发布于 2024-09-17 23:09:19 浏览：312 订阅该版

[tocm]

# 星火一号开发板板载资源介绍
星火一号主控采用STM32F407ZGT6，最高主频为 168MHz。
![board.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240917/f54250dee4f4760af66a43dbc51e0813.png.webp)
在本项目中，使用到了如上图所示的板载的LCD,AHT20,AP3216,红外接收，红外发送等资源。

# 项目组件添加
1.在RT-Thred源码目录下找到星火一号的BSP工程
打开ENV工具，使用scons --dist命令对工程进行打包
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240917/dda76488af12d9da0b1cec7694809de0.png.webp)
2.复制打包的工程，在新目录打开
打开ENV工具，输入menuconfig，打开配置界面，进入Hardware Drivers Config完成对，LDC,AHT20,AP3216,Timer，PWM的配置
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240917/d8e3f477741ff8d46a5eac11413f939b.png.webp)
进入RT-Thread online packages，选择peripheral libraries and drivers，对使用到的组件pack进行配置，打开infrared，AHT10,AP3216C组件包
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240917/ecb709d29d48bb5ce4862b474bcd43e5.png.webp)
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240917/987b00004d847c87ed47b5eeaf619fd4.png)
配置完成保存，使用pkgs --update对工程进行更新，完成更新后使用scons命令进行编译，使用scons --target=mdk5对MDK工程更新
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240917/f486702984e7c4e5b95a9bb6952aad47.png.webp)

# 软件代码实现
分别创建线程进行温湿度读取，光照强度读取，LCD显示，在main函数中进行按键处理，实现代码如下。
```c
float humidity = 0.0, temperature = 0.0, brightness = 0.0;
rt_mutex_t data_mutex;   /* 用于线程间数据同步的互斥锁 */
/* 读取温湿度的线程 */
void read_thread_entry(void *parameter)
{
    aht10_device_t dev;
    const char *i2c_bus_name = "i2c3";
    /* 等待传感器正常工作 */
    rt_thread_mdelay(2000);
    /* 初始化 aht10 */
    dev = aht10_init(i2c_bus_name);
    if (dev == RT_NULL)
    {
        LOG_E("AHT10 传感器初始化失败");
        return;
    }
    while (1)
    {
        /* 读取湿度和温度 */
        float new_humidity = aht10_read_humidity(dev);
        float new_temperature = aht10_read_temperature(dev);
        /* 进入临界区，更新全局变量 */
        rt_mutex_take(data_mutex, RT_WAITING_FOREVER);
        humidity = new_humidity;
        temperature = new_temperature;
        rt_mutex_release(data_mutex);
//        LOG_D("hum: %d.%d %%", (int)humidity, (int)(humidity * 10) % 10);
//        LOG_D("temp: %d.%d", (int)temperature, (int)(temperature * 10) % 10);
        rt_thread_mdelay(1000);  /* 每秒读取一次 */
    }
}
/* 读取光照强度的线程 */
void read_brightness_thread_entry(void *parameter)
{
    ap3216c_device_t dev;
    const char *i2c_bus_name = "i2c2";
    /* 等待传感器正常工作 */
    rt_thread_mdelay(2000);
    /* 初始化 ap3216c */
    dev = ap3216c_init(i2c_bus_name);
    if (dev == RT_NULL)
    {
        LOG_E("AP3216C 传感器初始化失败");
        return;
    }
    while (1)
    {
        /* 读取光照强度 */
        float new_brightness = ap3216c_read_ambient_light(dev);
        /* 进入临界区，更新全局变量 */
        rt_mutex_take(data_mutex, RT_WAITING_FOREVER);
        brightness = new_brightness;
        rt_mutex_release(data_mutex);
//        LOG_D("brightness: %d.%d lux", (int)brightness, (int)(brightness * 10) % 10);
        rt_thread_mdelay(1000);  /* 每秒读取一次 */
    }
}
/* 显示温湿度和光照强度的线程 */
void display_thread_entry(void *parameter)
{
    /* 设置蓝色背景，字体为黑色 */
    lcd_clear(BLACK);
    lcd_set_color(BLACK, GREEN);
    while (1)
    {
        /* 进入临界区，读取全局变量 */
        rt_mutex_take(data_mutex, RT_WAITING_FOREVER);
        float display_humidity = humidity;
        float display_temperature = temperature;
        float display_brightness = brightness;
        rt_mutex_release(data_mutex);
		
        char buffer[32];

/* 在屏幕上显示湿度和温度 */
        lcd_show_string(10, 20, 24, "Humi:");  // 字体大小设为24
        rt_sprintf(buffer, "%d.%d %%", (int)display_humidity, (int)(display_humidity * 10) % 10);
        lcd_show_string(100, 20, 24, buffer);
		memset(buffer,RT_NULL,sizeof(buffer));
        lcd_show_string(10, 60, 24, "Temp:");  // 字体大小设为24
        rt_sprintf(buffer, "%d.%d C", (int)display_temperature, (int)(display_temperature * 10) % 10);
        lcd_show_string(100, 60, 24, buffer);
		memset(buffer,RT_NULL,sizeof(buffer));
        /* 在屏幕上显示光照强度 */
		lcd_show_string(100, 100, 24, "                    ");  // 用空格清空显示内容
        lcd_show_string(10, 100, 24, "Light:");  // 字体大小设为24
        rt_sprintf(buffer, "%d.%d lux", (int)display_brightness, (int)(display_brightness * 10) % 10);
        lcd_show_string(100, 100, 24, buffer);
		memset(buffer,RT_NULL,sizeof(buffer));
        rt_thread_mdelay(1000);  /* 每秒更新一次显示 */
    }
}
int main(void)
{
	/* 定义一个标志位，标记 KEY0 是否被按下 */
	static rt_uint8_t key0_pressed_flag = 0;
	rt_int16_t key;
    /* 设置按键引脚为输入模式 */
    rt_pin_mode(PIN_KEY0, PIN_MODE_INPUT_PULLUP);
	rt_pin_mode(PIN_KEY1, PIN_MODE_INPUT_PULLUP);
    /* 设置 RGB 引脚为输出模式*/
    rt_pin_mode(PIN_LED_R, PIN_MODE_OUTPUT);
    rt_pin_mode(PIN_LED_B, PIN_MODE_OUTPUT);
    rt_pin_write(PIN_LED_R, PIN_HIGH);
    rt_pin_write(PIN_LED_B, PIN_HIGH);
    /* 初始化LCD */
    lcd_clear(WHITE);
    /* 设置 LED 引脚为输出模式 */
    rt_pin_mode(PIN_LED_B, PIN_MODE_OUTPUT);
    /* 创建互斥锁 */
    data_mutex = rt_mutex_create("data_mutex", RT_IPC_FLAG_FIFO);
    if (data_mutex == RT_NULL)
    {
        LOG_E("创建互斥锁失败");
        return -1;
    }
    /* 创建读取温湿度线程 */
    rt_thread_t read_thread = rt_thread_create("read_thread", read_thread_entry, RT_NULL, 1024, 20, 10);
    if (read_thread != RT_NULL)
    {
        rt_thread_startup(read_thread);
    }
    /* 创建读取光照强度线程 */
    rt_thread_t read_brightness_thread = rt_thread_create("read_brightness_thread", read_brightness_thread_entry, RT_NULL, 1024, 20, 10);
    if (read_brightness_thread != RT_NULL)
    {
        rt_thread_startup(read_brightness_thread);
    }
    /* 创建显示温湿度和光照强度线程 */
    rt_thread_t display_thread = rt_thread_create("display_thread", display_thread_entry, RT_NULL, 1024, 20, 10);
    if (display_thread != RT_NULL)
    {
        rt_thread_startup(display_thread);
    }
    /* 创建LED闪烁线程 */
    rt_thread_t led_blink_thread = rt_thread_create("led_blink_thread", led_blink_thread_entry, RT_NULL, 256, 25, 10);
    if (led_blink_thread != RT_NULL)
    {
        rt_thread_startup(led_blink_thread);
    }
	while (1)
	{
		/* 按键扫描 */
		key = key_scan();
		if (key == PIN_KEY0)
		{
			/* 设置 KEY0 按下标志 */
			key0_pressed_flag = 1;
			/* 按键 KEY0 按下时，蓝灯亮起 */
			rt_pin_write(PIN_LED_B, PIN_LOW);
			/* 重置红外数据 */
			memset(global_ir_data, 0, sizeof(global_ir_data));
			global_ir_index = 0;  // 重置索引
			/* 打开红外接收中断 */
			rt_pin_irq_enable(INFRARED_RECEIVE_PIN, PIN_IRQ_ENABLE);
			rt_thread_mdelay(100); // 等待接收数据
		}
		/* 只有在 KEY0 被按下且有接收到数据时才处理 */
		if (key0_pressed_flag && global_ir_index > 0)
		{
			/* 数据接收完毕，显示 "Received OK" */
			lcd_clear(BLACK);  // 清空LCD
			lcd_show_string(10, 160, 24, "Received OK");  // 显示"Received OK"
			rt_thread_mdelay(4000);  // 显示 4 秒
			/* 2秒后清除LCD显示 */
			lcd_show_string(10, 160, 24, "            ");  
			/* 禁用红外接收中断 */
			rt_pin_irq_enable(INFRARED_RECEIVE_PIN, PIN_IRQ_DISABLE);
			/* 打印接收数据 */
			for (int i = 0; i < global_ir_index; i++)
			{
				rt_kprintf("Index %d: Level = %d, Time = %d us\n", 
						   i, 
						   global_ir_data[i].level, 
						   global_ir_data[i].us);
			}
			/* 重置标志位 */
			key0_pressed_flag = 0;
		}
		if (key == PIN_KEY1)
		{
			/* 关闭红外接收中断 */
			rt_pin_irq_enable(INFRARED_RECEIVE_PIN, PIN_IRQ_DISABLE);
			
			/* 发送数据 */
			rt_err_t send_size = decoder_write_data(global_ir_data, global_ir_index);
			if (send_size == RT_EOK)
			{
				/* 数据发送完毕，显示 "Send OK" */
				lcd_clear(BLACK);  // 清空LCD
				lcd_show_string(10, 160, 24, "Send OK");  // 显示"Send OK"
				rt_thread_mdelay(4000);  // 显示 2 秒
				/* 2秒后清除LCD显示 */
				lcd_show_string(10, 160, 24, "            ");
			}
			else
			{
				/* 发送失败处理逻辑 */
				LOG_E("发送失败");
			}
		}
		rt_thread_mdelay(10); 
	}
}
```
对代码进行编译下载后，验证功能正常：即LCD可显示温湿度光照，红外接收发送正常，可对风扇进行控制。

# 总结与展望
## 总结
通过本项目，我熟悉了星火一号开发板的硬件资源，包括LCD、AHT20、AP3216以及红外收发。在软件实现方面，我掌握了RT-Thread环境下的多线程操作、传感器数据读取、LCD显示和按键处理等功能。同时，通过红外接收和发送的实现，加深了对PWM信号捕获和数据处理的理解。本项目不仅提升了我对RT-Thread框架的应用能力，也增强了我对嵌入式开发的实际操作技能。
## 展望
未来，我希望进一步深入学习更多传感器的集成与驱动开发，并探索更多的嵌入式系统设计，例如物联网应用和智能控制。在RT-Thread的生态中，我也将继续学习提升自己在嵌入式系统领域的开发水平，应用于更多的项目中。

如有不当，还望指正。