手把手教你自制基于TencentOS Tiny的智能甲醛监测仪

Mculover666

发布于 2020-10-09 14:32:04

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发布于 2020-10-09 14:32:04

一、基于TencentOS Tiny的智能甲醛监测仪

甲醛是室内一项非常重要的指标，对眼、鼻、喉的黏膜有强烈的刺激作用，最普遍的症状就是眼睛受刺激和头痛，严重的可引起过敏性皮炎和哮喘。由于新房装修场景对甲醛监测的需求越来越多，拥有一台准确、性价比高、稳定的智能甲醛监测仪能给大家的健康生活带来一份便利，今天小编就来教大家如何基于STM32G0开发板+ESP8266 WiFi + TencentOS Tiny物联网操作系统，来自制一个智能甲醛监测仪。

本项目制作的甲醛监测仪可以实时的检测室内甲醛浓度，在OLED屏幕上显示具体数值，同时还可以将数据实时上报到腾讯云物联网开发平台IoT Explorer，用户可以在“腾讯连连”小程序实时查看数据，并通过公众号及时接收告警信息。

本项目所需要的物品清单有：

TOS_EVB_G0开发板 x 1

英国 Dart 甲醛传感器 x 1

E53甲醛传感器底板 x 1

成品组装图（安装各接插件时，请务必参考成品图，不要弄错方向，否则可能烧坏MCU）

好啦~接下来开始我们的制作！

二、TOS EVB G0开发板介绍

1. 开发板特性

TOS_EVB_G0 开发板是由腾讯TencentOS-tiny团队设计的一款物联网开发板，板载资源如下：

- 主控芯片采用STM32G070RB，Flash空间仅有128KB、RAM空间仅有20KB；

- 板载腾讯云定制固件版ESP8266 WIFI模组；

- 板载E53传感器标准接口，方便连接各种E53传感器；

- 板载0.91'OLED显示屏幕；

- 板载8MB SPI Flash，可用于固件升级；

- 板载CH340 转串口连接，可以使用一根USB线连接至电脑，查看串口日志；

2. 开发板硬件电路详解

2.1. 最小系统电路

最小系统部分由电源电路、时钟电路、Boot电路、复位电路、下载电路组成：

2.2. WIFI电路

WIFI部分包括ESP8266 WIFI模组供电电路、串口通信电路：

2.3. E53扩展接口电路

E53扩展接口是由物联网俱乐部定义的标准接口，供外部传感器连接，包括：一个串口、一个SPI接口、一个IIC接口、四个普通GPIO口、一个ADC模拟采集接口，一个DAC模拟输出接口，如图：

2.4. USB转串口电路

USB转串口电路将串口信息转换为USB口信号，使得开发板可以直接通过USB线连接至PC，在PC上使用串口助手查看日志：

2.5. OLED显示屏幕电路

OLED屏幕部分包括OLED供电部分和通信部分：

2.6. 连接Micor USB线

2.7. 连接ST-Link下载器

开发板3v3---> STlink 3.3V

开发板DIO---> STlink SWDIO

开发板CLK---> STlink SWCLK

开发板GND---> STlink GND

请大家参考下图进行连接，千万不要接反接错，以免烧掉MCU

3. 开发板软件环境准备

3.1 MDK软件介绍

MDK 即RealView MDK 或MDK-ARM（Microcontroller Development kit），是 ARM 公司收购Keil公司以后，基于uVision界面推出的针对ARM7、ARM9、Cortex-M0、Cortex-M1、Cortex-M2、Cortex-M3、Cortex-R4等ARM处理器的嵌入式软件开发工具。MDK-ARM 集成了业内最领先的技术，包括 uVision4 集成开发环境与 RealView 编译器RVCT。支持 ARM7、ARM9 和最新的Cortex-M3/M1/M0 核处理器，自动配置启动代码，集成 Flash 烧写模块，强大的 Simulation 设备模拟，性能分析等功能，与 ARM 之前的工具包 ADS 等相比，RealView 编译器的最新版本可将性能改善超过 20%。

Keil公司开发的ARM开发工具MDK，是用来开发基于ARM核的系列微控制器的嵌入式应用程序。它适合不同层次的开发者使用，包括专业的应用程序开发工程师和嵌入式软件开发的入门者。MDK包含了工业标准的Keil C编译器、宏汇编器、调试器、实时内核等组件，支持所有基于ARM的设备，能帮助工程师按照计划完成项目。

3.2 MDK安装

登录MDK官网，下载MDK5软件，下载地址：

http://www2.keil.com/mdk5

或者 https://www.keil.com/download/product/

下载的版本最好在5.24以上，本开发教程以5.24版本为例，双击MDK524应用程序文件，点击next>>。

打上 I agree前面的勾勾，即是同意一些安装协议。点击next>>。

选择安装路径，可以默认也可以安装在我们自己建立的文件夹下。点击next>>。

这里填写的是我们的一些信息，填写完整后，继续next>>。

然后等待安装完成即可。

安装完成，点击Finish。

然后会跳出来这个界面，这个我们后面再讲，先点OK，把弹框都叉掉。

激活MDK，导入License,激活MDK后便可使用了。

特别提示：一定要输入License激活MDK软件，建议购买正版License。

3.3 PACK安装

安装完MDK后，我们需要安装开发套件中单片机型号对应的Pack。

安装方式一

登录官网：http://www.keil.com/dd2/pack/

下载Keil.STM32G0xx_DFP.x.x.x.pack 后安装。

安装方式二 MDK软件上在线安装

打开软件，在导航栏打开Pack安装界面，然后选择ok选项。

进入在线安装界面，选着STM32G0XX Pack,点击Install进行安装。

至此，我们开发板的单片机程序开发环境已经搭建完毕，重启MDK软件就可以使用了。

3.4 ST-Link驱动安装

前面讲了开发板单片机程序的开发环境的搭建，但是为了将程序烧录到开发板中我们还需要使用仿真器。我们这套开发板选用ST公司的ST-Link V2仿真器进行开发板程序的烧写和仿真，下面介绍ST-Link驱动的安装及环境搭建。

在ST官网下载ST-Link驱动，

https://www.st.com/content/st_com/zh/products/development-tools/software-development-tools/stm32-software-development-tools/stm32-utilities/stsw-link009.html

（驱动有2种：32位电脑系统安装“dpinst_x86”、64位电脑系统安装“dpinst_amd64”）。

运行对应的驱动，安装ST-Link V2驱动程序。安装路径尽量保持默认路径。

安装完成后, 将ST-Link通过USB接口连入电脑。打开“设备管理器”。若看到如下图所示，表示驱动安装成功。

这里提醒 2 点:

1，各种 windows 版本设备名称和所在设备管理器栏目可能不一样，例如 WIN10 插上STLINK 后显示的是 STM32 STLINK。

2，如果设备名称旁边显示的是黄色的叹号，请直接点击设备名称，然后在弹出的界面点击更新设备驱动

至此， ST-Link 驱动已经安装完成。接下来大家只需要在 MDK工程里面配置一下 ST-Link即可。

3.5 CH340串口驱动安装

互联网搜索下载CH340 串口芯片的驱动

安装方法：打开驱动安装程序点击安装即可。

注：若安装失败，请先点击卸载，后点击安装。

3.6 串口调试助手的安装与使用

工具下载：

http://www.daxia.com/download/sscom.rar

安装方法：串口调试助手sscom5.13.1是免安装的，解压出压缩包即可直接使用。

根据PC和终端之间的连接，选择正确的串行端口。

打开电脑的设备管理器，在端口列表可以看到PC与开发板连接的端口号。

我这里显示的是COM26，所以要在sscom工具中选择COM26，开发板程序波特率设置为115200，所以我在sscom串口工具中选择115200波特率。

三、烧写腾讯云IoT定制固件

1. 下载固件

腾讯云IoT AT指令是一套针对使用通讯模组（2G/4G/NB/WIFI）接入腾讯云物联平台的定制AT指令集，如果通讯模组实现了该指令集，则设备接入和通讯更为简单，所需代码量更少。ESP8266作为IoT领域使用最广泛的一款WiFi芯片/模组，腾讯云在其通用AT指令基础上，增加了腾讯云IoT AT指令集，形成一个定制的模组固件QCloud_IoT_AT_ESP8266。

下载链接：https://github.com/tencentyun/qcloud-iot-esp-wifi

使用git下载的命令如下：

git clone https://github.com/tencentyun/qcloud-iot-esp-wifi.git

下载之后即可在图中圈出的文件夹中看到定制固件：

2. 下载烧写工具

使用乐鑫官方下载工具ESPFlashDownloadTool，下载链接如下：

https://www.espressif.com/zh-hans/support/download/other-tools

点击下载Flash 下载工具（ESP8266 & ESP32 & ESP32-S2）：

下载之后解压即可。

3. 固件说明

腾讯云IoT定制的AT模组固件适用于所有FLASH大小为2MB或者2MB以上的ESP8266模组。

AT串口使用UART0，默认的Tx为GPIO1，Rx为GPIO3。但因为ESP8266的UART0 默认会在上电启动期间输出一些打印，如果打印信息影响设备功能，可在上电期间将 U0TXD(GPIO1)、U0RXD(GPIO3) 分别与 U0RTS (GPIO15)，U0CTS(GPIO13)进行交换，以屏蔽打印。因此提供两个版本的固件：

- 名称包含UART_1_3的固件串口使用的Tx为GPIO1，Rx为GPIO3。

- 名称包含UART_15_13的固件串口使用的Tx为GPIO15，Rx为GPIO13。

进入QCloud_IoT_AT_ESP8266_FW，本文中我们使用第一个固件：

4. 烧写固件

4.1. 切换boot选择端子和串口选择端子

① 将开发板上的ESP8266启动引脚配置端子切换到低电平；

② 将开发板上的串口选择端子置于中间，使ESP8266直接与PC串口连接：

方法参考下图：

4.2. 运行Flash烧写工具

双击工具，运行：

选择开发者模式：

选择ESP8266下载工具：

4.3. 开始下载

按照图中进行操作：

点击下载之后，按下开发板上的复位键，Flash下载工具开始下载：

若没有显示，请检查接线端子是否连接正确。

4.4. 下载完成

下载完成之后如图：

关闭工具，将boot选择引脚拔下，将串口选择端子恢复默认。

注意：完成固件下载后，一定切记将跳线端子恢复到默认状态，默认端子怎么短接可以参考前面完整的组装成品图，否则wifi将没法工作，MCU也没法控制wifi。

四、基于TencentOS Tiny接入腾讯云IoT Explorer

基于TencentOS Tiny EVB G0要完成腾讯云IoT Explorer对接，需要完成两个部分的工作。

一是：腾讯云IoT explorer 上完成项目、产品、设备创建、参数配置

二是：基于TencentOS Tiny完成应用开发，向腾讯云上报业务数据。

1. 云端操作步骤

1.1. 新建项目

登录腾讯云物联网开发平台

https://cloud.tencent.com/product/iotexplorer

点击新建项目，填写项目名称和简介：

1.2. 新建产品

点击项目名称进入到该项目中，点击新建产品：

产品新建成功后，可在产品列表页查看到：

1.3. 数据模板

进入产品，点击【数据模板】，点击【导入JSON】，导入下面的JSON代码：

{
  "version": "1.0",
  "profile": {
    "ProductId": "BDDSF87WEA",
    "CategoryId": "1"
  },
  "properties": [
    {
      "id": "ch20_ppm_value",
      "name": "甲醛浓度值",
      "desc": "",
      "mode": "r",
      "define": {
        "type": "float",
        "min": "0",
        "max": "2",
        "start": "0",
        "step": "0.001",
        "unit": "ppm(mg/m3)"
      },
      "required": false
    }
  ],
  "events": [],
  "actions": []
}

导入之后自动根据json文件创建的属性如下：