开发者成长激励计划-基于TencentOS Tiny环境监测小车

原创

用户9951948

修改于 2022-08-11 11:43:24

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修改于 2022-08-11 11:43:24

文章被收录于专栏：自己的原创自己的原创

一．前言

随着国家对环境大气监测越来越重视，一种新型移动监测车出现了，他满足了可以随处走动，随时随地的监测数据，本次就是在此方案的影响下完成本次的环境监测小车。当然这里我只是做了一个简单的模型，已经做到了采集温湿度传感器上云，后续可以自己添加一些传感器，真实采集大气的环境的TVOC传感器，还可以加入GPS上传小车行进轨迹。

二．方案框架

本次方案主要使用的是沁恒的CH32V307开发板，外接温度湿度传感器，使用板载TFT，LCD显示，板载的ESP8266作为上云连接，对接腾讯云上传温湿度数据小车状态数据，同时通过其控制了小车，但是稍微有点延时，所以我添加了一块ESP32开发板，通过蓝牙控制小车。

三．硬件方案介绍

这是本次官方的开发板，板载资源十分丰富，有摄像头，SPI falsh。TF卡，wifi模块同时外拓了很多的IO口。还有自带一个网口。可以说这些板载资源已经够开发了，可以实现很多的功能，本次由于时间关系我有一个功能未添加，后续可以添加上，就是把记录数据全部保存到本地的SD卡中，这样再win平台也能查询，本地也可以根据这个完成曲线显示。

本次为了不联网下也能控制小车，我使用了一款乐鑫开发板，ESP32，其集成经典蓝牙和低功耗蓝牙，我用来开发了蓝牙接收数据通过串口发送给CH32V307开发板，从而很快的控制小车动作。

SHT20温湿度传感器，数字式传感器，IIC接口，通过移植我们很好的就获取了其中的温湿度数值，由于手上缺少一些传感器，所以就没做TVOC，PM2.5这些传感器获取，使用这个替代下。

小车底盘我们选择最通用的亚克力板拼成的小车模型，直流电机驱动。

四．软件方案介绍

首先此次开发板是RISC-V内核的单片机，所以沁恒有自己的一套IDE而且不收费的，所以我们直接去官网下载即可。此款IDE名称是MounRiver Studio。使用起来还是有很方便之处的。

首先就是看下我们的Drivers目录，这里添加了我们的小车控制代码，json数据解析代码，还有温湿度传感器的代码。

#include  "car.h"
#include "lcd.h"
u8 car_state = 0;
s8 lcd_car_state = -1;
void car_gpio_init()
{
    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure={0};
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD,ENABLE);
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = left_advance_pin; /*  */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(left_advance_prot, &GPIO_InitStructure);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = left_retreat_pin; /*  */
    GPIO_Init(left_retreat_prot, &GPIO_InitStructure);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = right_advance_pin; /*  */
    GPIO_Init(right_advance_prot, &GPIO_InitStructure);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = right_retreat_pin; /*  */
    GPIO_Init(right_retreat_prot, &GPIO_InitStructure);

    car_stop();
}
//小车停止
void car_stop()
{
    car_state = 0;
    left_advance_off();
    left_retreat_off();
    right_advance_off();
    right_retreat_off();
}
//小车前进
void car_advance()
{
    car_state = 1;
    left_advance_on();
    right_advance_on();
}

//小车后退
void car_retreat()
{
    car_state = 2;
    left_retreat_on();
    right_retreat_on();
}

//小车左转
void car_left()
{
    car_state = 3;
    left_advance_on();
    right_retreat_on();
}
//小车右转
void car_right()
{
    car_state = 4;
    left_retreat_on();
    right_advance_on();
}

void car_uart_receive(u8 data)
{
    if(data == 0x00)
    {
        lcd_car_state = 0;
        car_stop();
    }
    else if(data == 0x01)
    {
        lcd_car_state = 1;
        car_advance();
    }
    else if(data == 0x02)
    {
        lcd_car_state = 2;
        car_retreat();
    }
    else if(data == 0x03)
    {
        lcd_car_state = 3;
        car_left();
    }
    else if(data == 0x04)
    {
        lcd_car_state = 4;
        car_right();
    }
}

小车代码，我是使用一款驱动芯片直接4个IO口就能控制两路电机，中间我添加了一个串口接收，这样ESP32蓝牙过来的串口数据也可以控制小车。

void lcd_display(void *arg)
{
    car_gpio_init();
    LCD_Init();
    LCD_Fill(0,0,LCD_W,LCD_H,BLACK);

    Draw_Circle(70,20,12,WHITE);   //前进圆
    Draw_Circle(20,70,12,WHITE);   //右转圆
    Draw_Circle(120,70,12,WHITE);   //左转圆
    Draw_Circle(70,70,12,WHITE);  //停止圆
    Draw_Circle(70,120,12,WHITE);  //后退圆

    LCD_Draw_ALLCircle(70,70,12,RED);  //停止圆


    LCD_ShowChinese(145,10,"温度",WHITE,BLACK,24,0);   //
    LCD_ShowString(195,10,":",WHITE,BLACK,24,0);   //
    LCD_ShowChinese(145,70,"湿度",WHITE,BLACK,24,0);   //
    LCD_ShowString(195,70,":",WHITE,BLACK,24,0);   //

    LCD_ShowString(210,35,"C",YELLOW,BLACK,24,0);
    LCD_ShowString(210,105,"%",LIGHTGREEN,BLACK,24,0);

    LCD_ShowChinese(0,140,"小车状态",WHITE,BLACK,24,0);
    LCD_ShowString(100,140,":",WHITE,BLACK,24,0);
    LCD_ShowChinese(115,140,"停止",BRED,BLACK,24,0);
//    LCD_ShowString(30,140,"TencentOS_Tiny V2.4.5",WHITE,BLACK,16,0);
//    LCD_ShowString(30,140+16,"CH32V_EVB_AIoT RevB02",WHITE,BLACK,16,0);
//    LCD_ShowString(30,140+16+16,"CH32V307",WHITE,BLACK,16,0);

    while (1)
    {
        if(lcd_car_state == 0)
        {

            lcd_car_state = -1;

            car_stop();
            LCD_Draw_ALLCircle(70,20,12,BLACK);   //前进圆
            LCD_Draw_ALLCircle(120,70,12,BLACK);   //右转圆
            LCD_Draw_ALLCircle(20,70,12,BLACK);   //左转圆
            LCD_Draw_ALLCircle(70,70,12,BLACK);  //停止圆
            LCD_Draw_ALLCircle(70,120,12,BLACK);  //后退圆

            Draw_Circle(70,20,12,WHITE);   //前进圆
            Draw_Circle(120,70,12,WHITE);   //右转圆
            Draw_Circle(20,70,12,WHITE);   //左转圆
            Draw_Circle(70,70,12,WHITE);  //停止圆
            Draw_Circle(70,120,12,WHITE);  //后退圆

            LCD_Draw_ALLCircle(70,70,12,RED);  //停止圆

            LCD_ShowChinese(115,140,"停止",BRED,BLACK,24,0);
        }
        else if(lcd_car_state == 1)
        {
            lcd_car_state = -1;

            LCD_Draw_ALLCircle(70,20,12,BLACK);   //前进圆
            LCD_Draw_ALLCircle(120,70,12,BLACK);   //右转圆
            LCD_Draw_ALLCircle(20,70,12,BLACK);   //左转圆
            LCD_Draw_ALLCircle(70,70,12,BLACK);  //停止圆
            LCD_Draw_ALLCircle(70,120,12,BLACK);  //后退圆

            Draw_Circle(70,20,12,WHITE);   //前进圆
            Draw_Circle(120,70,12,WHITE);   //右转圆
            Draw_Circle(20,70,12,WHITE);   //左转圆
            Draw_Circle(70,70,12,WHITE);  //停止圆
            Draw_Circle(70,120,12,WHITE);  //后退圆

//            LCD_Draw_ALLCircle(70,70,12,RED);  //停止圆

            LCD_Draw_ALLCircle(70,20,12,GREEN);   //前进圆
            LCD_ShowChinese(115,140,"前进",BLUE,BLACK,24,0);

        }
        else if(lcd_car_state == 2)
        {
            lcd_car_state = -1;

            LCD_Draw_ALLCircle(70,20,12,BLACK);   //前进圆
            LCD_Draw_ALLCircle(120,70,12,BLACK);   //右转圆
            LCD_Draw_ALLCircle(20,70,12,BLACK);   //左转圆
            LCD_Draw_ALLCircle(70,70,12,BLACK);  //停止圆
            LCD_Draw_ALLCircle(70,120,12,BLACK);  //后退圆

            Draw_Circle(70,20,12,WHITE);   //前进圆
            Draw_Circle(120,70,12,WHITE);   //右转圆
            Draw_Circle(20,70,12,WHITE);   //左转圆
            Draw_Circle(70,70,12,WHITE);  //停止圆
            Draw_Circle(70,120,12,WHITE);  //后退圆

            LCD_Draw_ALLCircle(70,120,12,GREEN);  //后退圆
            LCD_ShowChinese(115,140,"后退",BLUE,BLACK,24,0);
        }
        else if(lcd_car_state == 3)
        {
            lcd_car_state = -1;

            LCD_Draw_ALLCircle(70,20,12,BLACK);   //前进圆
            LCD_Draw_ALLCircle(120,70,12,BLACK);   //右转圆
            LCD_Draw_ALLCircle(20,70,12,BLACK);   //左转圆
            LCD_Draw_ALLCircle(70,70,12,BLACK);  //停止圆
            LCD_Draw_ALLCircle(70,120,12,BLACK);  //后退圆

            Draw_Circle(70,20,12,WHITE);   //前进圆
            Draw_Circle(120,70,12,WHITE);   //右转圆
            Draw_Circle(20,70,12,WHITE);   //左转圆
            Draw_Circle(70,70,12,WHITE);  //停止圆
            Draw_Circle(70,120,12,WHITE);  //后退圆

            LCD_Draw_ALLCircle(20,70,12,GREEN);   //左转圆
            LCD_ShowChinese(115,140,"左转",BLUE,BLACK,24,0);
        }
        else if(lcd_car_state == 4)
        {
            lcd_car_state = -1;

            LCD_Draw_ALLCircle(70,20,12,BLACK);   //前进圆
            LCD_Draw_ALLCircle(120,70,12,BLACK);   //右转圆
            LCD_Draw_ALLCircle(20,70,12,BLACK);   //左转圆
            LCD_Draw_ALLCircle(70,70,12,BLACK);  //停止圆
            LCD_Draw_ALLCircle(70,120,12,BLACK);  //后退圆

            Draw_Circle(70,20,12,WHITE);   //前进圆
            Draw_Circle(120,70,12,WHITE);   //右转圆
            Draw_Circle(20,70,12,WHITE);   //左转圆
            Draw_Circle(70,70,12,WHITE);  //停止圆
            Draw_Circle(70,120,12,WHITE);  //后退圆

            LCD_Draw_ALLCircle(120,70,12,GREEN);   //右转圆
            LCD_ShowChinese(115,140,"右转",BLUE,BLACK,24,0);
        }
        LCD_ShowFloatNum1(150,35,sht20Info.tempreture,4,YELLOW,BLACK,24);   //
        LCD_ShowFloatNum1(150,105,sht20Info.humidity,4,LIGHTGREEN,BLACK,24);   //
        tos_task_delay(1000);
    }
}

LCD显示我是直接专门开了一个任务，用于刷新LCD显示的，目前安排了连接wifi的提示，5个圆代表了我们小车的不同运行状态。侧面我做了温湿度数据显示。

void default_message_handler(mqtt_message_t* msg)
{

    cJSON* cjson_root   = NULL;
    cJSON* cjson_method = NULL;
    cJSON* cjson_status = NULL;
    cJSON* cjson_params = NULL;
    cJSON* cjson_switch = NULL;
    char* status = NULL;
    char* method = NULL;

    k_event_flag_t event_flag = report_fail;


    int StateOfTheCar;

    printf("callback:\r\n");
    printf("---------------------------------------------------------\r\n");
    printf("\ttopic:%s\r\n", msg->topic);
    printf("\tpayload:%s\r\n", msg->payload);
    printf("---------------------------------------------------------\r\n");
    /* 使用cjson解析上报响应数据 */
    cjson_root = cJSON_Parse(msg->payload+1);
    if (cjson_root == NULL) {
        printf("report reply message parser fail1\r\n");
        event_flag = report_fail;
        goto exit;
    }

    /* 提取method */
    cjson_method = cJSON_GetObjectItem(cjson_root, "method");
    method = cJSON_GetStringValue(cjson_method);
    if (cjson_method == NULL || method == NULL) {
        printf("report reply status parser fail2\r\n");
        event_flag = report_fail;
        goto exit;
    }

        if (strstr(method, "control"))
        {
            cjson_params = cJSON_GetObjectItem(cjson_root, "params");
            cjson_switch = cJSON_GetObjectItem(cjson_params, "StateOfTheCar");
            if (cjson_params == NULL || cjson_switch == NULL) {
                printf("control data parser fail4\r\n");
                cJSON_Delete(cjson_root);
                return;
            }

            StateOfTheCar = cjson_switch->valueint;

            printf("StateOfTheCar：%d\r\n",StateOfTheCar);
            if(StateOfTheCar == 0x00)
            {
                lcd_car_state = 0;
                car_stop();
            }
            else if(StateOfTheCar == 0x01)
            {
                lcd_car_state = 1;
                car_advance();
            }
            else if(StateOfTheCar == 0x02)
            {
                lcd_car_state = 2;
                car_retreat();
            }
            else if(StateOfTheCar == 0x03)
            {
                lcd_car_state = 3;
                car_left();
            }
            else if(StateOfTheCar == 0x04)
            {
                lcd_car_state = 4;
                car_right();
            }

            cJSON_Delete(cjson_root);
        return;
    }

exit:
    cJSON_Delete(cjson_root);
    cjson_root = NULL;
    status = NULL;
    method = NULL;

}

这个是腾讯平台下发控制小车解析JSON数据。

#define REPORT_DATA_TEMPLATE    "{\\\"method\\\":\\\"report\\\"\\,\\\"clientToken\\\":\\\"00000001\\\"\\,\\\"params\\\":{\\\"temperature\\\":\\\"%.2f\\\"\\,\\\"humidity\\\":\\\"%.2f\\\"\\,\\\"StateOfTheCar\\\":\\\"%d\\\"}}"

这个是上传的物模型，主要三种数据传输上去，一个是温度，一个湿度，一个小车状态。

至此底层的开发就这样了。

五．腾讯云物联网平台开发

腾讯云物联网平台开发，需要我们自己新建项目，产品。联网方式我们选择WIFI联网。数据使用腾讯云的物模型即可。

然后就是添加我们的功能，功能也是物模型，传输数据解析与这些都有关系的。尤其是标识符需要注意。

之后就是我们的H5面板，腾讯连连方便我们开发微信小程序控制小车。查阅数据。这里我使用的是标准面板。

最后就是新建设备，设备建好之后，设备内容需要我们自己更换，这个是在底层，不然也是通信不上的。

先看下我们腾讯连连的面板，上线后设备就是这样的。状态由于没有和按钮同步，所以我就在外面添加了，可以在外面看到小车各种状态。

六．演示视频

视频内容

七．总结

本次基于RISC-V开发过程很是顺利，得益于一个好的IDE，一个好的OS，TencentOS Tiny提供了完善的驱动，上云和下发数据解析都能直接完成。加上腾讯的物联网平台可以直接用小程序进行联控更加方便。本次的IDE主要在浮点数需要设置，其他地方，提示跳转都是很方便的，由于时间的关系，自己仅构想了这个简单的应用，最后的数据保存，可以利用两个，一个SPI Flash 和TF卡，保存数据这个功能，在实际中还是很有用的。本次开发就到这里了。

CAR-Demo-Project.zip

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