开发者成长激励计划-基于TencentOS Tiny的植物土壤湿度监测机
原创开发者成长激励计划-基于TencentOS Tiny的植物土壤湿度监测机
原创
一、总体设计
本次有幸参与开放原子开源基金会举办的开发者成长激励计划，植物土壤湿度监测机基于TencentOS Tiny CH32V_EVB RISC-V开发套件（采用WCH的RISC-V CH32V307VCT6 MCU）开发套件，外接WiFi模组及土壤湿度传感器监测植物生长环境湿度数据上传至云端，支持本地自动水泵运行，也可以通过腾讯云IoT实现云端手动控制水泵。
二、硬件设计
- 开发板采用沁恒RISC-V MCU CH32V307VCT6芯片，CH32V305/7系列是基于沁恒自研RISC-V架构微处理器青稞V4系列设计的32位工业级互联型微控制器，配备了硬件堆栈区、快速中断入口，在标准RISC-V基础上大大提高了中断响应速度。加入单精度浮点指令集，扩充堆栈区，具有更高的运算性能。扩展串口UART数量到8组，定时器到10组，其中4组高级定时器。提供USB2.0高速接口（480Mbps）并内置了PHY收发器，以太网MAC升级到千兆并集成了10M-PHY模块。
硬件外设选择了土壤湿度传感器、一个板载的ESP8266模块直接用上了。水泵手头暂时没有，先LED顶上吧，板子上UESR LED 3/4权当水泵。
三、软件设计
借助于TencentOS Tiny系统和各种软件模块，整个软件比较简洁，相关硬件的驱动也直接从WCH的软件包下载，直接进行搭积木使用，效果很赞。
（一）ADC task
主要实现了ADC设备数据周期性读取，相关代码如下：
void ADC_Function_Init(void)
{
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure={0};
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure={0};
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE );
ADC_DeInit(ADC1);
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
ADC_BufferCmd(ADC1, DISABLE); //disable buffer
ADC_ResetCalibration(ADC1);
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));
ADC_StartCalibration(ADC1);
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));
Calibrattion_Val = Get_CalibrationValue(ADC1);
ADC_BufferCmd(ADC1, ENABLE); //enable buffer
ADC_TempSensorVrefintCmd(ENABLE);
}
u16 Get_ADC_Val(u8 ch)
{
u16 val;
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ch, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 );
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC ));
val = ADC_GetConversionValue(ADC1);
return val;
}
u16 Get_ADC_Average(u8 ch,u8 times)
{
u32 temp_val=0;
u8 t;
u16 val;
for(t=0;t<times;t++)
{
temp_val+=Get_ADC_Val(ch);
tos_task_delay(5);
}
val = temp_val/times;
return val;
}
void ADC_entry(void *arg)
{
u16 val;
ADC_Function_Init();
printf("CalibrattionValue:%d\n", Calibrattion_Val);
while(1)
{
val = Get_ADC_Average( ADC_Channel_8, 10 );
tos_task_delay(1000);
ADC_val = Get_ConversionVal(val);
printf( "ADC-Val:%d\n", ADC_val);
//local ctrl
if (autoMode == true)
{
if (ADC_val < 50)
{
GPIO_WriteBit(GPIOE, GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5, 0);
printf("LOCAL ACTION: Humidity = %d%%,PUMP ON\n", ADC_val);
}
else
{
GPIO_WriteBit(GPIOE, GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5, 1);
printf("LOCAL ACTION: Humidity = %d%%,PUMP OFF\n", ADC_val);
}
}
tos_task_delay(1000);
}
}因为该土壤湿度传感器没法精确读取湿度，只能人工取到从干燥到泡入水中的取值范围，再用%量化：
u16 Get_ConversionVal(s16 val)
{
if(val < 3500) val = 3500;
if(val > 4090 ) val = 4000;
return ((4000 - val)/5);
}本地水泵控制逻辑，低于50%启动水泵，1s监测一次土壤湿度：
//local ctrl
if (autoMode == true)
{
if (ADC_val < 50)
{
GPIO_WriteBit(GPIOE, GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5, 0);
printf("LOCAL ACTION: Humidity = %d%%,PUMP ON\n", ADC_val);
}
else
{
GPIO_WriteBit(GPIOE, GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5, 1);
printf("LOCAL ACTION: Humidity = %d%%,PUMP OFF\n", ADC_val);
}
} （二）DISP task
显示task功能较简单，就是将获得的土壤湿度数据进行显示。
void disp_entry(void *arg)
{
char dispStr[20] = {0};
printf("***display TASK\r\n");
while (1)
{
sprintf(dispStr, "Humidity = %3d%%", ADC_val);
printf("%s\n", dispStr);
LCD_ShowString(0,20,dispStr,RED,WHITE,32,0);
tos_task_delay(1000);
}
}（三）CONN task
实现了端侧数据上云，使用TencentOS Tiny已有的代码框架，加上自己的业务逻辑，简单好用还牢靠。
收到云端水泵控制命令，人工接管水泵控制权。
void default_message_handler(mqtt_message_t* msg)
{
cJSON* cjson_root = NULL;
cJSON* cjson_status = NULL;
cJSON* cjson_ctrl = NULL;
int status = 0xff;
printf("callback:\r\n");
printf("---------------------------------------------------------\r\n");
printf("\ttopic:%s\r\n", msg->topic);
printf("\tpayload:%s\r\n", msg->payload);
printf("---------------------------------------------------------\r\n");
char *p = ((char*)msg->payload)+1;
cjson_root = cJSON_Parse(p);
if (cjson_root == NULL) {
printf("report reply message parser fail\r\n");
goto exit;
}
printf("CJSON %s \r\n", (char*)msg->payload);
cjson_status = cJSON_GetObjectItem(cjson_root, "params");
if (cjson_status == NULL)
{
printf("report reply status parser params fail\r\n");
goto exit;
}
cjson_ctrl = cJSON_GetObjectItem(cjson_status, "ctrl");
status = cJSON_GetIntValue(cjson_ctrl);
if (cjson_ctrl == NULL)
{
printf("report reply status parser ctrl fail\r\n");
goto exit;
}
if (status == 1)
{
printf("CLOUD ACTION: PUMP ON\n");
GPIO_WriteBit(GPIOE, GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5, 0);
autoMode = 0;
}else if(status == 0)
{
printf("CLOUD ACTION: PUMP OFF\n");
GPIO_WriteBit(GPIOE, GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5, 1);
autoMode = 1;
}else
{
printf("error parameter\n");
}
exit:
cJSON_Delete(cjson_root);
cjson_root = NULL;
status = 0;
return;
}（四）blink task
实现LED的周期性闪烁。
void blink_entry(void *arg)
{
u8 pin_Set = false;
printf("***blink TASK\r\n");
while (1)
{
if (pin_Set)
{
GPIO_WriteBit(GPIOE, GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3, 0);
pin_Set = false;
}
else
{
GPIO_WriteBit(GPIOE, GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3, 1);
pin_Set = true;
}
tos_task_delay(1000);
}
}
（五）MounRiver IDE
第一次用MounRiver，毫无违和感，支持点赞，点名表扬。
MounRiver Studio是一款面向RISC-V内核单片机的集成开发环境。为用户提供专业嵌入式项目所需的开发、调试环境，烧录工具及完善的项目管理功能。代码编辑，工程模板导入、导出，单步调试，代码烧录，IDE在线、离线升级…MounRiver Studio为单片机开发提供了完整的解决方案。
四、实际运行效果
开机后的LOG，来自TencentOS Tiny 2.4.5。
来到腾讯云IoT，可以看到设备在线+数据上云。
最后，真实环境出场。
IPS LCD太亮，来个特写，起码显示弄清楚吧。
实现了本地数据读取并上报云端，云端命令端侧执行的功能。
五、总结
1.其实可以做的更好点（update，增加了云端控制、腾讯连连小程序等功能，基本完整了）；
2.RISC-V发展趋势不可阻拦，一年前用的RISC-V跟现在这个完全不能比；
3.TencentOS Tiny资料很好，可以直接上手；
4.培训的授课大佬们都很用心，能感受到；
5.最后，感谢开放原子开源基金会！感谢WCH和TencentOS Tiny！
最后，感谢阅读。
原创声明：本文系作者授权腾讯云开发者社区发表，未经许可，不得转载。
如有侵权，请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。
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