# 基于STM32与i.MX6ULL的多设备采集系统

**Repository Path**: LeeHojou/master-slaver-system

## Basic Information

- **Project Name**: 基于STM32与i.MX6ULL的多设备采集系统
- **Description**: 一个上位机+下位机的温湿度采集系统。上位机基于Qt与野火i.MX6ULL mini开发板进行开发。下位机基于STM32与FreeRTOS环境开发。
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2026-07-10
- **Last Updated**: 2026-07-14

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# 基于STM32与i.MX6ULL的多设备采集系统

## 项目简介

本项目是一个上位机+下位机系统。上位机基于Qt与野火i.MX6ULL mini开发板进行开发，可以在Windows和Linux环境下运行。下位机基于STM32与FreeRTOS环境开发。

- 上位机用Qt完成UI界面开发。可实现实时采集数据展示、回溯历史数据、下位机控制等功能。
- 下位机可实现采集温湿度传感器的数据，并将数据上传给上位机系统。与上位机的通信采用TCP协议完成。

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## 硬件系统

### 下位机硬件系统

**电源**：电源采用DC转3.3V/5V芯片与ST-LINK共同供电
- 其中，ESP-01S模块与SHT30模块用电源芯片的3.3V与5V输出端供电
- STM32最小系统板、OLED显示屏等其余硬件使用ST-LINK供电

**STM32最小系统板**：
- 主控芯片：STM32F103C8T6
- 电源接线：连接ST-LINK通过USB口供电，并通过两组3.3V和GND端引出，供其他设备供电。
  - 电源芯片的GND引脚与STM32最小系统版引出的GND连接

**温湿度传感器**：
- 模块型号：SHT30串口模块
- 引脚连接：
  - TX和RX引脚分别连接MCU的PA3（USART2_RX）和PA2（USART2_TX）引脚
  - 5V引脚连接电源模块的5V接线端
  - GND引脚连接电源模块的GND接线端

> 温湿度传感器模块功能：
> - 提供温湿度原始数据，数据格式为：`R:xxx.xRH yyy.yC\r\n` ，其中 `xxx.x` 和 `yyy.y` 均表示1个小数位的小数值。  
> - 模块有2种模式，自动上报和手动读取，自动上报模式下，每秒提供最新的原始数据；手动读取模式下，通过给模块发送串口信息 `Read\r\n` 获取最新的数据。  
> - 模式切换串口指令： `Auto\r\n` 切换到自动上报；`Hand\r\n` 切换到手动读取。

**无线通信模块**：
- 模块型号：ESP-01S（AT指令系统）
- 引脚连接：
  - TX和RX引脚分别连接MCU的PA10（USART1_RX）和PA9（USART2_TX）引脚
  - RST引脚连接STM32的PB12，用于上电后自动复位
  - EN引脚、3.3V引脚连接电源芯片的3.3V接线端
  - GND引脚连接电源芯片的GND接线端

**按钮模块**：
- 按钮1、2、3分别一端接GND，一端接PA4、PA5、PA6

**OLED显示屏**：
- VCC和GND接最小系统板引出的3.3V和GND
- SCL接PB8、SDA接PB9。用软件模拟I2C

### 上位机硬件系统

上位机硬件采用野火i.MX6ULL mini开发板、4.3寸电容触摸屏、ESP-01S模块进行开发。

ESP-01S模块连接在开发板的UART3排针上。

## 下位机-上位机通信协议

下位机与上位机通过ESP-01S实现通信。

- 上位机的ESP-01S模块使用AP模式，上电后自动创建一个热点
- 下位机的ESP-01S模块使用SAT模式，上电后自动连接上位机创建的热点

下位机与上位机都使用串口与ESP-01S交互，当上位机收到下位机的消息时，会收到TCP报文：`+IPD,<通道号>,<正文长度>:<正文>`。下位机收到上位机的消息时，收到TCP报文：`+IPD,<正文长度>:<正文>`。

### 下位机上报数据

下位机上报温湿度传感器的数据协议为：`ID:<下位机ID>,TEM:<温度值>,HUM:<湿度值>`。其中：  
- `下位机ID`是下位机的设备ID，该ID可以通过下位机的按键1、2进行修改。可选值为0~8，其中0被认为是不可用ID。上位机收到ID为0的设备的消息时，不进行处理。
- `温度值`和`湿度值`均为浮点数，整数部分有3位（不足3位时补充前导0），小数部分有1位，例如`005.8`。温度值有`+`或`-`前缀。

下位机心跳：`ID:<下位机ID>`。下位机保证每15秒至少上报一次数据。如果15秒内都没有温湿度数据上报，则上报一次心跳，用于保持下位机在线。如果上位机超过30秒（给予1倍容忍时间）未收到下位机的任何消息，则可认为下位机掉线。

### 上位机指令

目前支持2种上位机指令：  
- `F:<秒数>`：该指令用于让下位机修改上报数据的频率，单位为秒，必须是整数。
- `R:`:该指令用于让下位机立刻进行一次数据上报。

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## 快速部署

### 下位机部署

#### 下位机接线图

![下位机接线图](下位机接线图.jpg)

#### 在Keil中配置下位机工程

1. 使用ST-LINK将STM32与计算机相连，用keil打开下位机工程。
2. 单击`Options for Target`(魔术棒)，在`Debug`界面右上角设置Use项，选择`ST-Link Debugger`。
3. 单击`ST-Link Debugger`右侧的`Settings`按钮
   - 将`Debug`-`Clock`-`Req`设置为4MHz；
   - 将`Debug`-`Debug`-`Connect & Reset Options`中的`Connect`项设置为`under Reset`；
   - 将`Debug`-`Debug`-`Connect & Reset Options`中的`Reset`项设置为`Autodetect`；
   - 勾选`Flash Download`中的`Reset and Run`、`Erase Full Chip`。
4. 构建项目并烧录。

#### 下位机操作简介

1. 上电后，下位机自动重置ESP-01S模块的RST引脚，并初始化ESP-01S模块
2. OLED显示屏显示当前下位机的设备ID、上报频率、最新温湿度值。
3. 修改下位机ID
   - 按下按键1，修改设备ID，OLED屏幕上的ID值会变化，例如"id:1?"，其中`?`符号表示该id还未生效；
   - 按下按键2，确认修改设备ID。确认后`?`符号消失，表明该ID已生效；
   - 0是无效ID，下位机初始化时会自动设置0为默认ID，OLED显示为"id:0\*"，其中`*`符号表示该id是无效id。无效id上传的数据包会被上位机忽略。
4. 启动下位机采集：按下按键3可以启动/停止下位机采集，当采集进行中时，用户LED亮起。（LED集成在最小系统板的PC13接口）

### 上位机部署

使用ESP下载器（推荐）或USB-TTL串口模块将ESP-01S模块连接到计算机。

#### 部署到Windows环境

**环境需求**：需要安装QSerialPort模块，且Qt版本不低于Qt5.13

编辑`esp.cpp`文件，找到下面的串口配置代码：

```cpp
#if defined(Q_OS_WIN)
    qDebug() << "Windows环境";
    port->setPortName("COM9");
#elif defined(Q_OS_LINUX) || defined(Q_OS_MACOS)
    qDebug() << "Unix/Linux/macOS环境";
    port->setPortName("/dev/ttyUSB0");
#endif
```

将其中的`"COM9"`修改为ESP-01S模块实际连接的串口。

构建项目。

#### Linux开发板部署

在野火镜像的Ubuntu桌面系统中，用Qt打开本项目，选择ebf_lubancat-release构建套件进行构建。

Linux采用野火Debian系统，已经安装了大部分需要的库。

Linux开发板上要确保安装了`libQt5Charts.so.5`（Qt Charts 模块）和`libQt5SerialPort.so.5`（Qt SerialPort 模块），若未安装可使用下面的命令安装：

```shell
sudo apt update
sudo apt install libqt5charts5 libqt5serialport5
```

需要安装SQLite支持库：

```shell
sudo apt update
sudo apt install libqt5sql5-sqlite
```

确保使将ESP-01S模块连接到ttyUSB0串口，如果连接到了其他串口，请仿照上小节，将`"/dev/ttyUSB0"`修改为目标串口。

将编译后的`qt_master`文件传输到开发板的`/usr/local/qt-app/`目录，通过本目录下的`run_myapp.sh`**野火Qt运行脚本启动脚本**运行项目：

```shell
sudo /usr/local/qt-app/run_myapp.sh /usr/local/qt-app/qt_master
```

> 如果启动失败且出现`let: not found`错误，可尝试将脚本首行的`#! /bin/sh`修改为`#!/bin/bash`

> 若野火开发板系统中存在野火Qt Demo，使用`sudo pkill App`命令终止Demo进程。