OneNET麒麟座應用開發之十：空氣質量數據監測站項目總結
大氣質量數據監測站用於測試空氣質量監測及數據采集，實現野外或者室內空氣質量的檢測。
1、項目概述
本項目是一個定制項目，要求采集大氣的壓力、溫度、濕度、PM25、位置等數據並上傳到指定的後臺服務器。但有時候因為沒有條件或因為各種原因不能聯網，則采用本地保存的方式，本地保存我們決定使用SD卡來實現。除此外，為了實現顯式需求，還需要配套一些東西來實現飲食的需求，如實時時鐘記錄，上傳聯網方式的選擇等。
2、硬件設計
本項目涉及到的硬件並不復雜，我們對其中幾個實用比較多的電路做一個說明。首先說一下串口通訊電路，在本項目中激光PM25傳感器、氣體質量流量控制器、SD讀卡器等都是使用串口來實現通訊，所以我們采用如下的串口電路設計：
該方式即可支持RS232，也可實現RS485，當然簡單的TTL也沒問題，只需要根據自己的不同需求焊接不同的元器件就可實現。
接下來我們說一說PWM控制電路，其實用的是計時器來實現，由於點擊需要12V-24V的電源，所以我們外加一部分電路來實現電機的驅動，而PWM信號則有MCU產生，並能夠通過電路提升電壓。
最後我們說一下聯網部分，聯網有多種方式，有線連接、wifi連接都支持，首先說一說wifi，我們使用了ESP8266來實現這一需求，之所以選擇ESP8266是因為軟硬件實現都比較簡單，而且我們對通訊的要求並不十分高，因為10m秒鐘記錄一個數據就好了，所以成本就是主要理由了。
至於有線我們使用W5500來實現，在以前的文章中已經多次說明過，這一次就不再重復了。
3、軟件設計
接下來我們說一說軟件的設計，軟件的設計較硬件要繁雜的多，我們選取其中一部分前面沒有說明過的做一些說明。首先我們說一下PWM控制，每臺采集站有2路進氣，所以我們需要控制兩個氣泵，以及2路的PWM，每路可以單獨控制，在試驗時我們使用50%的占空比。
void PWM_Configuration(void) { //計算初始化的頻率和占空比 TimerPeriod = PWMTimePeriod;//計算用於設置ARR寄存器的值使產生信號的頻率為17.57 Khz PWM1Pulse = (uint16_t) (((uint32_t) 5 * (TimerPeriod - 1)) / 10);//計算CCR1寄存器的值在通道1和1N產生50%占空比，用於TIM1 PWM2Pulse = (uint16_t) (((uint32_t) 5 * (TimerPeriod - 1)) / 10);//計算CCR1寄存器的值在通道1和1N產生50%占空比，用於TIM8 PWM_InitProcess(TIM1,TimerPeriod,PWM1Pulse); }
其次我們說以說I2C控制，有好幾路傳感器都使用的是I2C數據通訊來實現，我們在這裏我們只說兩個基本的I2C操作函數，一個是下發命令，一個是讀取數據。所有的操作都刻以通過調用這兩個函數來實現。
/*向I2C從站下發指令，指令格式均為1個字節*/ void SendCommandToI2CSlave(I2C_TypeDef* I2Cx,uint8_t deviceAddress,uint8_t command) { uint16_t i2cTimeout=TimeoutPeriod; /*產生I2C起始信號*/ I2C_GenerateSTART(I2C2, ENABLE); /*檢測 EV5 事件並清除標誌*/ while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT)) { if ((i2cTimeout--) == 0) return ; } /*發送I2C從站的地址*/ I2C_Send7bitAddress(I2Cx,deviceAddress,I2C_Direction_Transmitter); i2cTimeout=TimeoutPeriod; /*檢測 EV6 事件並清除標誌*/ while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED)) { if ((i2cTimeout--) == 0) return ; } /*下發操作命令*/ I2C_SendData(I2Cx, command); i2cTimeout=TimeoutPeriod; /*檢測 EV8 事件並清除標誌*/ while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED)) { if ((i2cTimeout--) == 0) return ; } /* 產生I2C停止信號 */ I2C_GenerateSTOP(I2Cx, ENABLE); } /*從I2C從站讀取多個字節數據的值*/ void GetBytesFromI2CSlave(I2C_TypeDef* I2Cx,uint8_t deviceAddress,uint8_t *pData,uint16_t bytesNum) { uint16_t i2cTimeout=TimeoutPeriod; /*如果I2C總線忙，則等待一段時間*/ while (I2C_GetFlagStatus(I2Cx, I2C_FLAG_BUSY)) { if ((i2cTimeout--) == 0) return ; } /* 產生 I2C 起始信號 */ I2C_GenerateSTART(I2Cx, ENABLE); /*檢測 EV5 事件並清除標誌*/ while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT)) { if ((i2cTimeout--) == 0) return ; } /*發送I2C從站的地址*/ I2C_Send7bitAddress(I2Cx,deviceAddress+1,I2C_Direction_Receiver); i2cTimeout=TimeoutPeriod; /*檢測 EV6 事件並清除標誌*/ while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED)) { if ((i2cTimeout--) == 0) return ; } while(bytesNum) { if(bytesNum==1) { I2C_AcknowledgeConfig(I2Cx, DISABLE);//關閉應答 I2C_GenerateSTOP(I2Cx, ENABLE);//停止信號 } i2cTimeout=TimeoutPeriod; /*檢測 EV7 事件並清除標誌*/ while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED)) { if ((i2cTimeout--) == 0) return ; } /*通過 I2C，從設備中讀取一個字節的數據 */ *pData=I2C_ReceiveData(I2Cx); pData++; bytesNum--; } /*使能應答，方便下一次 I2C 傳輸*/ I2C_AcknowledgeConfig(I2Cx, ENABLE); }
接下來我們看看將數據存儲到本地SD卡的操作過程，數據保留2位小數，並且采用4舍5入處理。
//將數據寫入到SD卡 void WriteDataToSDCard(void) { //將數據寫入SD卡 saveData[0]=((int16_t)(tempProcessValue*100+0.5))/100.0;//溫度測量值 saveData[1]=((int16_t)(presProcessValue*100+0.5))/100.0;//壓力測量值 saveData[2]=((int16_t)(flowProcessValue1*100+0.5))/100.0;//流量計1的標況流量 saveData[3]=flowTatolVolume1;//流量計1的工況累計流量 saveData[4]=flowStdTatolVolume1;//流量計1的標況累計流量 saveData[5]=((int16_t)(flowProcessValue2*100+0.5))/100.0;//流量計2的標況流量 saveData[6]=flowTatolVolume2;//流量計2的工況累計流量 saveData[7]=flowStdTatolVolume2;//流量計2的標況累計流量 saveDate[0]=systemYear; saveDate[1]=systemMonth; saveDate[2]=systemDate; saveDate[3]=systemHour; saveDate[4]=systemMinute; saveDate[5]=systemSecond; SDCardFileOperation(); }
4、結果展示
我們在OneNET上創建了一個產品，6臺設備，以及4個應用，來驗證方案的效果，在測試過程中我們使用了Wifi方式來進行此次測試，因為這也是我們正是產品主要使用的連網方式。我們看一看數據上傳的趨勢圖：
接下來我們看看顯示位置及溫濕度的應用截圖：
我們再來看看顯示大氣壓、溫度和濕度的截圖：
我們再來看看氣體流量及柱狀圖顯示：
至此，我們的測試項目完成，再次感謝電子發燒友和中國移動OneNET給我們帶來的完美體驗。
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