13块钱DIY微信小程序远程浇花神器

twowinter

发布于 2020-04-17 17:12:16

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发布于 2020-04-17 17:12:16

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前言

去年7月的时候，公司办了一场王者荣耀大赛，我和同事们也报名参加了。首局比赛就给我们泼了冷水，“深圳湾一号业主”无情摧残了“祖国的花朵”。

作为“祖国的花朵”队的替补射手，我心如刀割。

“为什么这样对祖国的花朵？你们平常不种花的吗？”

“没办法啊，你知道深圳湾一号这种房子很大的，每天浇花得走好久。”

“哼！总有一天我会让你们明白！”

小能手当时就下了决心，必须要让“深圳湾一号业主”明白，要让他们明白，房子再大也是可以轻松浇花的！

没过几天，小能手就基于腾讯云物联网开发平台做出来一个浇花器，随时随地打开微信小程序就可以查看盆栽的土壤情况，并且进行远程浇花。这样，长期出差的朋友，以及阳台路程达10分钟的业主们，都得以轻松呵护自己的花花草草。

这篇文章梳理了当时的方案设计和实现，给朋友们做个参考。

腾讯云 IoT Explorer 是腾讯云主推的一站式物联网开发平台，IoT 小能手从设备侧开发、平台功能操作、应用侧开发三个部分来进行学习分享，另外还分享了一些动手实践作品及收录官方发布的产业合作案例，帮助读者更好地理解整个开发链路。详情可点此查看。

1 方案简介

1.1 总体方案

端侧通过 TencentOS tiny 定制 EVB_MX 开发板外挂一个湿度传感器和水泵，通过 LoRaWAN 模组及网关与腾讯云物联网开发平台进行通信，应用层使用微信小程序来查看湿度和控制水泵浇水。

总体系统架构先放这边，接下来具体说说。

1.2 关于节点功能的考虑

小米曾经出了一款“花花草草检测仪”，可以检测光照、酸碱度、温湿度，采集数据指导小白用户如何更好地种花。这个产品是很好，但是它终于是单向的，只能检测，不能输出，就是说你看到小花快渴死了，但仍做不了什么。

所以小能手希望做一个能远程浇花的设备，不如就叫它“花花草草守护仪”。

另外结合网上热心网友的反馈，我决定砍掉光照、酸碱度、温度这几个非刚需的传感器，采用湿度传感器长期监控土壤的情况。

1.3 关于联网方式的考虑

深圳湾一号的套均建筑面积得有三四百平了吧，这要是用普通的 WiFi，业主们肯定还是会受到覆盖不足的困扰。贴心的小能手使用了目前物联网领域最火的技术 LoRa，低功耗远距离，真是别墅物联网应用的不二之选。

2 详细设计方案及实现

有了上面的构思之后，接下来描述详细设计方案及相应的实现。

2.1 浇花器硬件设计

硬件直接采用腾讯云物联网 TencentOS tiny EVB_MX 开发板，自带瑞兴恒方的 LoRa 模组。外设部分，从网上花了 13 块钱购买了水泵和土壤湿度采集器。其中水泵只需要一个IO操作即可，湿度采集器可使用AD采集。

Tencent OS EVB_MX 引脚	接口	外设
UART_PORT_0	串口	LoRa 串口模组
PA0	GPIO1	水泵
PC2	AD1_IN3	土壤湿度传感器

硬件连接部分有个要注意的，在电源部分，水泵这种大功率设备如果直接接到开发板会引起电源波动，会影响 LoRa 射频的信号接收，因此我是单独给水泵再供电5V。

2.2 浇花器软件设计

浇花器业务上采用 LoRaWAN Class C 模式，这样可以实时获取到开关水泵的指令。同时周期性地上报相对湿度。

软件协议设计比较简单，且LoRa应用也建议使用精简的应用数据，我在发送时使用一个字节，采集土壤湿度的百分比；接收时也使用一个字节，0表示关泵，1表示开泵。

static void McpsIndication(uint8_t* data, uint8_t len)
{
    printf("McpsIndication len=%d data[0]=%d\n", len, data[0]);
    if (data[0] == 1) {
        Flower_SetPump(ON);
    } else {
        Flower_SetPump(OFF);
    }
}

void lorawan_demo(void)
{
    int count = 1;
    extern int rhf76_lora_init(hal_uart_port_t uart_port);
    uint8_t humi;
	
    rhf76_lora_init(HAL_UART_PORT_0);
    tos_lora_module_recv_register(McpsIndication);
    tos_lora_module_join();

    while (1) {
        if (count % 20 == 0) {
            humi = Flower_ReadHumi();
            printf("## Flower_ReadHumit is %d \r\n", humi);
            tos_lora_module_send(&humi, 1);
        }
        count++;
        osDelay(500);
    }
}

外设部分，ADC / GPIO 操作也不难，具体代码见下方：

void Flower_SetPump(PUMP_Status_ENUM onoff)
{
    HAL_GPIO_WritePin(PUMP_GPIO_Port, PUMP_Pin, onoff == ON ? GPIO_PIN_RESET : GPIO_PIN_SET );
}

uint8_t Flower_ReadHumi(void)
{
    uint16_t advalue;
    uint8_t humi;
    
    HAL_ADC_Start(&hadc1);	
    HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 50);
    advalue = (uint16_t)HAL_ADC_GetValue(&hadc1);

    humi = (4000 - advalue)/15;
    if (humi > 100) {
        humi = 100;
    }
    return humi;
}

对函数中的 AD 换算公式做个简单的说明，本能手在网上买了十来块钱的土壤湿度传感器。这玩意不能探测绝对湿度，于是本能手做了一些实测，根据干燥空气以及浸没水中的 AD 数值情况，得到了一个简易的公式，来测量土壤的含水量 0% ~ 100%。

烧写固件后，“花花草草守护仪”就开始周期性上报土壤湿度数据。

[10:36:59.591]收←◆## Flower_ReadHumit is 33 
AT CMD:
AT+CMSGHEX="21"
[10:37:01.763]收←◆---------->+LOG: DEBUG  2112764 LORA    RX, 500900000, SF12, 125KHz

[10:37:02.762]收←◆---------->+LOG: DEBUG  2113763 LORA    RX, 505300000, SF12, 125KHz

[10:37:03.951]收←◆---------->+LOG: DEBUG  2114950 LORA    RX, 60BB2509262083008DDE8D58, -32, 5
---------->+CMSGHEX: ACK Received
---------->+CMSGHEX: RXWIN2, RSSI -32, SNR 5.0
---------->+CMSGHEX: Done

2.3 腾讯云 IoT Explorer 产品及设备处理

端侧处理完毕后，接下来在云平台上创建产品和设备。

云平台服务采用腾讯云物联网开发平台（IoT Explorer），创建了一个 LoRaWAN 通信方式的产品，在设备参数部分选择 Class C 模式。

同时给“花花草草守护仪”定义了自己的数据模板，包含两个属性，一个水泵开关 pump_switch，一个土壤相对湿度 soil_moisture。

相应的设备数据解析脚本如下，简单处理下两个属性：

function RawToProtocol(fPort, bytes) {
    var data = {
        "method": "report",
        "clientToken" : new Date(),
        "params" : {}
    };
    
    data.params.soil_moisture = bytes[0];

    return data;
}

function ProtocolToRaw(obj) {
    var data = new Array();
    data[0] = 5;// fport=5
    data[1] = 0;// unconfirmed mode
    data[2] = obj.params.pump_switch;
    return data;
}