風(fēng)速監(jiān)測(cè)報(bào)警

作者：蘇慶洪

概述

風(fēng)速監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)基于 MCU芯片開(kāi)發(fā)，支持采集多路從機(jī)分節(jié)點(diǎn)的風(fēng)速數(shù)據(jù)，通過(guò)無(wú)線主從傳輸，主機(jī)收集數(shù)據(jù)，通過(guò)顯示屏實(shí)時(shí)監(jiān)視，在風(fēng)速超過(guò)報(bào)警值時(shí)，通過(guò)GPIO輸出接點(diǎn)信號(hào)，啟動(dòng)預(yù)警，降低自然風(fēng)災(zāi)害對(duì)生命財(cái)產(chǎn)損失的風(fēng)險(xiǎn)。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線傳輸距離可達(dá) 2000m ~ 3000m，具有傳輸距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)，通過(guò)組網(wǎng)可以覆蓋大面積預(yù)警區(qū)域，該系統(tǒng)適用于野外對(duì)風(fēng)速敏感的設(shè)備，房屋進(jìn)行監(jiān)測(cè)，特別是各風(fēng)景名勝區(qū)，地處名山大川，其載客索道纜車(chē)，當(dāng)線路上風(fēng)速過(guò)大時(shí)，可以和主控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，進(jìn)行減速和停機(jī)控制。

開(kāi)發(fā)環(huán)境

硬件：stm32f103-atk-mini

RT-Thread版本：RT-Thread V 4.0.3

開(kāi)發(fā)工具及版本：MDK 5.25

RT-Thread使用情況概述

內(nèi)核部分：調(diào)度器，信號(hào)量，消息隊(duì)列。

調(diào)度器：創(chuàng)建多個(gè)線程來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的工作。

信號(hào)量：用來(lái)同步線程。

設(shè)備框架：通過(guò) RT-Thread提供的 I/O 設(shè)備管理接口來(lái)訪問(wèn)串口硬件。

硬件框架

從機(jī)MCU 定時(shí)讀取 風(fēng)速傳感器數(shù)據(jù)，然后通過(guò) ATK-LORA 傳輸?shù)街鳈C(jī)，主機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比例運(yùn)算處理，LCD顯示和GPIO輸出

軟件框架說(shuō)明

MCU 上電之后首先完成板級(jí)外設(shè)的初始化，圖形界面littleVGL初始化，定時(shí)請(qǐng)求數(shù)據(jù)，串口中斷釋放信號(hào)量，線程實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)，并顯示、控制。

軟件模塊說(shuō)明

主機(jī)創(chuàng)建了3個(gè)線程，1個(gè)信號(hào)量。

main：完成初始化，創(chuàng)建信號(hào)量，打開(kāi)串口設(shè)備，設(shè)置中斷響應(yīng)函數(shù)，創(chuàng)建線程，定時(shí)請(qǐng)求從機(jī)數(shù)據(jù)。

lcd_thread_entry：開(kāi)啟littlevgl的事務(wù)處理lv_task_handler()。

usart_thread_entry：take信號(hào)量的方式，獲取到信號(hào)量之后，開(kāi)始數(shù)據(jù)接收，正確收到數(shù)據(jù)后，顯示，并輸出IO信號(hào)。

演示效果

模擬儀表顯示，綠色指針為當(dāng)前風(fēng)速值，紅色指針為故障上限，黃色指針為報(bào)警上限

拖動(dòng)滑塊左右移動(dòng)可以設(shè)定報(bào)警值

切換軟件開(kāi)關(guān)，對(duì)太陽(yáng)能電池進(jìn)行充電

B站地址

比賽感悟

時(shí)代的發(fā)展，MCU的性能也越來(lái)越強(qiáng)，萬(wàn)物互聯(lián)的需求也愈加強(qiáng)烈，使用RTOS來(lái)實(shí)現(xiàn)物與網(wǎng)的鏈接，是時(shí)代發(fā)展的潮流，當(dāng)我接觸到RT-Thread 這個(gè)國(guó)人自主RTOS后，經(jīng)過(guò)對(duì)比其他的freertos，ucos等，RT-Thread代碼很優(yōu)雅，組件功能多，小而美，我開(kāi)始了深入的學(xué)習(xí)。

通過(guò) RT-Thread官網(wǎng)上的文檔中心，我學(xué)習(xí)了多線程及其調(diào)度、信號(hào)量、郵箱、消息隊(duì)列、內(nèi)存管理、定時(shí)器等，但是感覺(jué)認(rèn)識(shí)很膚淺，對(duì)于信號(hào)量是怎么實(shí)現(xiàn)的？rtos是怎么達(dá)到實(shí)時(shí)性？還是一頭霧水。

于是又學(xué)習(xí)了火哥出版的《RT-Thread 內(nèi)核實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)戰(zhàn)—基于STM32》，手把手，一步一步實(shí)現(xiàn)了RT-Thread，終于有了深刻認(rèn)識(shí)，可以實(shí)際操作了。

通過(guò)這次比賽的項(xiàng)目實(shí)踐，我對(duì)RT-Thread有了全新的認(rèn)識(shí)，他不僅僅是一個(gè)嵌入式RTOS，當(dāng)各種組件有序結(jié)合起來(lái)，必能夠發(fā)揮出更大能量，體現(xiàn)無(wú)與倫比的擴(kuò)展性和靈活性，無(wú)愧小而美物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的稱(chēng)呼，現(xiàn)在RT-Thread smart已經(jīng)上線了，無(wú)疑體現(xiàn)出來(lái)RT-Thread的蓬勃生命力和無(wú)限美好的發(fā)展前景，我相信選擇RT-Thread絕對(duì)是正確的。

這個(gè)小作品，還有待完善，現(xiàn)在僅能通過(guò)觸摸屏顯示一些數(shù)據(jù)，并調(diào)整參數(shù)，還得增加一些功能，比如省電管理，遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)機(jī)，還得解決開(kāi)發(fā)硬件、軟件的版權(quán)問(wèn)題，在此僅作為演示，給下一步的開(kāi)發(fā)提供一些思路，距離產(chǎn)品還有很長(zhǎng)的路要走。

美中不足的地方，RT-Thread studio編譯代碼偏大，以至于我這個(gè)mini板flash和ram容量不夠，下一步還得好好研究，怎樣裁剪，用RT-Thread studio做產(chǎn)品的問(wèn)題。

最后感謝主辦方提供了這么好的一個(gè)平臺(tái)，不僅能展示自我，也能學(xué)到很多知識(shí)，還要感謝論壇上那些解決我問(wèn)題以及制作軟件包的大佬，希望有朝一日我也能給開(kāi)源社區(qū)貢獻(xiàn)一份自己力量。