学习一门新技术,最好的办法是带着需求去学习,在项目中不断磨练自己,而不是漫无目的的去学,有了需求驱动,才更容易获得学习成果和完成项目后的成就感。
通过本项目涉及到的技术有:RT-Thread系统、TouchGFX、MQTT、HTTP、JSON、微信小程序、面向对象编程思想等。每个关键词里都有很多值得深究的技术细节。
本项目所要实现的功能有:
硬件端:
主控芯片:STM32F746IGT6
操作系统:RT-Thread v4.0.2
GUI:TouchGFX
开发工具:MDK5.29、TouchGFX 4.13.0 Designer、STM32CubeMX5.6.0、微信开发者工具
时间获取:软件模拟RTC+NTP自动网络对时
天气获取:通过http客户端get心知天气网络API获取天气信息
温湿度传感器SHT30:使用I2C总线获取数据
环境传感器MQ-135(氨气、甲苯):使用ADC读取数据和IO口读取阈值
网络:使用ESP8266当作无线网卡来链接网络
5寸电容屏:使用I2C总线驱动触摸,LCD使用RGB565格式,GUI使用touchgfx
中文TTS文字转语音模块:使用UART发送文字转换语音
服务器端:
云端服务器:阿里云物联网平台
通信方式:MQTT
微信小程序:
编程语言:CSS、XML、JavaScript
通信方式:MQTT over WebSocket
设备连接物联网平台,与物联网平台进行数据通信。物联网平台可将设备数据流转到其他阿里云产品中进行存储和处理。以下是物联网系统的拓扑架构: 本项目的物联网后台部分采用的是阿里云物联网平台,借助阿里云丰富的服务,可为后期扩展更多实用的功能,STM32硬件平台作为设备终端,人机设备采用微信小程序,通信协议为MQTT。
RT-Thread系统介绍:
RT-Thread的内核对象模型是一种非常有趣的面向对象实现方式。系统级的基础设施都是一种内核对象,例如线程,信号量,互斥量,事件,邮箱,消息队列和定时器,内存池,设备驱动等。对于每一种具体内核对象和对象控制块,除了基本结构外,还有自己的扩展属性(私有属性)。因此从面向对象的观点,可以认为每一种具体对象是抽象对象的派生,继承了基本对象的属性并在此基础上扩展了与自己相关的属性。下图则显示了 RT-Thread 中各类内核对象的派生和继承关系:
在对象管理模块中,定义了通用的数据结构,用来保存各种对象的共同属性,各种具体对象只需要在此基础上加上自己的某些特别的属性,就可以清楚的表示自己的特征。这种设计方法有两大优点:
RT-Thread使用情况:
内核部分:
组件部分:
软件包部分:
分类使用说明:
用于连接网络的部分:UART设备;netdev网卡;AT命令;SAL 套接字抽象层;at_device-latest;
用于同步时钟的部分:RTC设备;netutils-latest;
用于获取天气的部分:cJSON-latest;webclient-latest;
用于获取温湿度的部分:I2C设备;sht3x-latest;
用于获取空气质量的部分:ADC设备;PIN设备;
用于触摸的部分:I2C设备;gt9147-latest;
用于链接阿里云物联网平台的部分:ali-iotkit-latest;mbedtls-latest;cJSON-latest;
TouchGFX介绍: TouchGFX 4.13版具备了将动画推到60FPS的功能,还增加了可缓存容器、不完全帧缓冲区以及新的L8压缩格式等性能,这表明了 ToughGFX 不断追求优化性能和持续迭代的匠心。4.13版本还解决了另一个问题:嵌入式系统开发人员的用户界面可访问性。通过将TouchGFX Generator集成到 STM32CubeMX 中,经验较少的工程师在使用 TouchGFX 4.13 时,可以通过 STM32CubeMX 这个广为流行的 ST 实用软件程序快速启动项目。这样做的目的在于降低开发者入门门槛,让专业人士和爱好者都能受益于这个交互式的高效解决方案。
微信小程序链接阿里云物联网平台说明: 阿里云IOT物联网平台支持基于WebSocket的MQTT协议。可以首先使用WebSocket建立连接,然后在WebSocket通道上,使用 MQTT 协议进行通信,即MQTT over WebSocket!
视频演示链接:
https://www.bilibili.com/video/BV1o54y1Q7nQ/
项目详细教程(未完待续):
1.使用RTThread和TouchGFX实现DIY数字仪表(一)——使用STM32CUBMX5.6移植touchGFX4.13
2.使用RTThread和TouchGFX实现DIY数字仪表(二)——把TouchGFX移植到RTThread系统
3.使用RTThread和TouchGFX实现DIY数字仪表(三)——获取温湿度传感器数据
4.使用RTThread和TouchGFX实现DIY数字仪表(四)——同步网络时间
5.使用RTThread和TouchGFX实现DIY数字仪表(五)——同步天气信息
6.使用RTThread和TouchGFX实现DIY数字仪表(六)——链接阿里云物联网平台
7.使用RTThread和TouchGFX实现DIY数字仪表(七)——使用MQTT.fx模拟手机设备进行M2M设备间通信
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