溫濕度檢測系統(tǒng)

鄭州輕工業(yè)大號

實訓報告實訓名稱： 嵌入式軟件工程實踐姓名： 院（系）: 專業(yè)班級： 學號： 指導教師：_實習時間:一、實訓目的（一）實習目的本實訓課程是針對嵌入式軟件專業(yè)學生專門設計的,通過本課程設置的幾個嵌入式綜合項目的系統(tǒng)學習，可以使學生由淺入深的對嵌入式Linux系統(tǒng)進行全面學習，能夠獨立勝任嵌入式Linux應用開發(fā)、系統(tǒng)開發(fā)、驅動開發(fā)等多方面工作，并注重敬業(yè)團隊精神培養(yǎng)。1）增強學生的理論聯(lián)系實際的能力2）通過實訓了解企業(yè)項目開發(fā)流程和學習新技術的方法3）通過實訓項目了解企業(yè)項目開發(fā)過程中文檔的整理方法和問題的分析方法4）通過實訓項目加強學生對基礎課程的運用能力，使其認識到基礎知識的重要性5）通過實訓爭強學生對本專業(yè)和未來工作崗位的理解，端正心態(tài)，明確就業(yè)目標6）通過實訓爭強學生的編程技能，培養(yǎng)其良好的編碼風格和編碼習慣（二）方法本實訓課程安排在學校實驗室統(tǒng)一進行實訓，學生上機獨立完成規(guī)定實訓項目。（三）任務要求每位同學獨立完成實訓題目的編程、調試、優(yōu)化與測試，并交付使用。要求強化編程思維、編程能力和代碼優(yōu)化的能力，撰寫《實訓報告》（含：需求分析、總體設計、算法分析及設計中遇到的主要問題和解決方法，設計中尚存的不足與心得體會）。上交完成的所有源程序及相關文件。二、實訓安排時間實訓內容第一凋實現(xiàn)DHT11數(shù)字溫濕度傳感器獲取溫濕度，并且把DHT11數(shù)字溫濕度傳感器獲取溫濕度傳輸?shù)絪tm32開發(fā)板上。第二周實現(xiàn)LinuxUbuntu的環(huán)境搭建，模塊編程A9開發(fā)板，移植NRF24L01無線通1信模塊第三周實現(xiàn)創(chuàng)建阿里云產品和設備，并A9開發(fā)板鏈接阿里云第四周實現(xiàn)Android獲取阿里云端數(shù)據三、實訓報告31項目名稱項目名稱：嵌入式遠程監(jiān)測實訓內容1、嵌入式遠程監(jiān)測與語音控制系統(tǒng)包括智能網關（A9內核，LinuxUbuntu操作系統(tǒng)）1個，無線通信節(jié)點1個，包含常用的物聯(lián)網傳感器DHH1,STM32開發(fā)板，A9開發(fā)板。2、系統(tǒng)每個節(jié)點都采用ARMCoitex-M3架構的MCU,可以外接多種傳感器以及控制設備。3、同時把傳感器的數(shù)據以及控制設備的狀態(tài)在2.8寸LCD屏上進行顯示。4、節(jié)點通過NRF24L01無線通信模塊，把節(jié)點的數(shù)據傳輸?shù)骄W關。5、網關再把數(shù)據傳輸?shù)皆品掌?。實訓過程及相關結果一、采用STM32F103ZE為硬件開發(fā)平臺，裸板開發(fā)驅動程序：1）關于STM32開發(fā)板的介紹核心處理器：STM32F103ZET6、主頻：72MHZ、引腳：144、GPIO口的管腳個數(shù)1122)GPIO口GPIO口是可配置的輸入輸出口GPIO口的8種工作模式輸入：上拉輸入下拉輸入浮空輸入模擬輸入輸出:推挽輸出開漏輸出復用推挽輸出復用開漏輸出3)系統(tǒng)滴答定時器框架:參考時鐘系統(tǒng)時鐘Reforoncc參考時鐘系統(tǒng)時鐘Reforoncc配置系統(tǒng)滴答定時器所需配置的寄存器表D.2SysTick控制及狀態(tài)寄存器(地址：OxEoee.Eeie)位段名稱類蟹復位值描述16COUNTFLAGR0如果在上次次取本本存存后,SysTick已經數(shù)到re.則該位為1.如果讀取該位，該位將門動濟等2CLKSOURCER/W00■外部時鐘源(STCLK)1■內核時鐘(FCLK)1TICKINTR/W0l=Sy$Tick例數(shù)到0時產生SysTick異常請求機數(shù)到0時無動作0ENABLER/W0SysTick定時器的使能位表D.3SysTick不裝載數(shù)值寄存器（地址：0xE000_E014）位段名稱類型究位值描述23:0RELOADR/W0當?shù)箶?shù)至零時.將被重裝載的值知4SysTick當前數(shù)值寄存器（地址：0xE000_E018)位段名稱類型復位值描述23:0CURRENTR/Wc0讀取時返回因前例計數(shù)的值，寫它則使之清零，同時還會清除在SysTick控制及狀態(tài)寄存器中的COUNTFLAG標志表D.5SysTick校準數(shù)值密行器（麗：0xE&80_E01C)位段名稱類里復位值描述31NOREFR■1=沒行外郃參考時鐘（STCLK不可用）0■外都參考時鐘可用30SKEWR.1=校準值不是準確的10ms。,校址值是準確的10ms3）點亮一盞LED燈，實現(xiàn)流水燈程序;4）使用PW驅動蜂鳴器程序實現(xiàn)。二、基于stm32節(jié)點板采集溫濕度數(shù)據1、DHT11數(shù)字溫濕度傳感器獲取溫濕度2、把DHT11數(shù)字溫濕度傳感器獲取溫濕度傳輸?shù)絪tm32節(jié)點板上DATA用于微處理器與DHT11之間的通訊和同步,采用單總線數(shù)據格式，一次通訊時間4ms左右,數(shù)據分小數(shù)部分和整數(shù)部分,具體格式在下面說明,當前小數(shù)部分用于以后擴展，現(xiàn)讀出為零.操作流程如下：一次完整的數(shù)據傳輸為40bit,高位先出。數(shù)據格式：8bit濕度整數(shù)數(shù)據+8bit濕度小數(shù)數(shù)據+8bi溫度整數(shù)數(shù)據+8bit溫度小數(shù)數(shù)據+8bit校驗和數(shù)據傳送正確時校驗和數(shù)據等于“8bit濕度整數(shù)數(shù)據+8bit濕度小數(shù)數(shù)據+8bi溫度整數(shù)數(shù)據+8bit溫度小數(shù)數(shù)據”所得結果的末8位。用戶MCU發(fā)送一次開始信號后,DHT11從低功耗模式轉換到高速模式,等待主機開始信號結束后,DHT11發(fā)送響應信號,送出40bit的數(shù)據,并觸發(fā)一次信號采集,用戶可選擇讀取部分數(shù)據.從模式下,DHT11接收到開始信號觸發(fā)一次溫濕度采集,如果沒有接收到主機發(fā)送開始信號,DHT11不會主動進行溫濕度采集.采集數(shù)據后轉換到低速模式。1.通訊過程如下圖所示

\——*DHT響應I愴出—主機發(fā)開\——*DHT響應I愴出—主機發(fā)開I始信號數(shù)據W總線空閑狀態(tài)為高電平,主機把總線拉低等待DHT11響應，主機把總線拉低必須大于18毫秒，保證DHT11能檢測到起始信號。DHT11接收到主機的開始信號后，等待主機開始信號結束,然后發(fā)送80us低電平響應信號.主機發(fā)送開始信號結束后，延時等待20-40us后，讀取DHT11的響應信號，主機發(fā)送開始信號后,可以切換到輸入模式，或者輸出高電平均可，總線由上拉電阻拉氤VCC-GND單族線—*1DHTVCC-GND單族線—*1DHT拉高=-I80us侑號線說明:主機信號DHT主機信號DHT信號圖二總線為低電平，說明DHT11發(fā)送響應信號DHT11發(fā)送響應信號后，再把總線拉高80iis,準備發(fā)送數(shù)據，每一bit數(shù)據都以50iis低電平時隙開始，高電平的長短定了數(shù)據位是0還是1.格式見下面圖示.如果讀取響應信號為高電平，則DHT11沒有響應,請檢查線路是否連接正常.當最后一bit數(shù)據傳送完畢后，DHTH拉低總線50us,隨后總線由上拉電阻拉高進入空閑狀態(tài)。數(shù)字0信號表示方法如下圖所示26us-28us表示，0， L信號線說明:26us-28us表示，0， L信號線說明:主機信號DHT信號數(shù)字1信號表示方法.如下圖所示VCCGNDVCCGND單總線信號線說明:主機信號DHT主機信號DHT信號把DHT11數(shù)字溫濕度傳感器獲取溫濕度傳輸?shù)絪tm32節(jié)點板上代碼實現(xiàn)#include''mauih"#defiiieDHT_DATA(x)x9(GPIOG->ODR|=(0x01?15)):(GPIOG->ODR&=~(0x01?15))#defiiieDHT_DATA_STATA(!!(GPIOG->IDR&(0x01?15)))imsigiiedchaidlit_data[5]={0};imsigiiedchaitemp_value=20;voidDHT_OUT_MODE(void)GPIOG->CRH&=~(OxFUL<<4*7?/清零GPIOG->CRH|=(0x03?28);//推挽輸出)voidDHT_IN_MODE(void)(GPIOG->CRH&=-(OxFu1?4*7);//tW^GPIOG->CRH|=(0x01?30);//浮空輸入)#defhieTIME_OUT_MAXOxffifchaicoiifig_dlit11(void)(chai1=0,j=0;umt32ttuneout=TIMEOUTMAX;RCC->APB2ENR|=(0x01 G端口的時鐘DHT_OUT_MODE0；〃推挽輸出DHT_DATA⑴;〃拉高DHT_DATA(0);〃拉低Delay_ms(20);〃延時20nisDHT_DATA⑴;〃拉高Delay_us(30);//延時30usDHT_IN_MODE0;//浮空輸入wlule(DHT_DATA_STAIA)tuneout--;雙!timeout)return1;Delay_us(l);}〃等待拉低tuneout=TIME_OUT_MAX;wliiie(!DHT_DATA_STArA)(tuneout--;if(!tuneout)retiim1;Delay_us(l);}〃等待拉高(fbi(j=O；j<8;j-H-)(tuneout=TIMEOUTMAX;while(DHT_DAIA_STATA)//等待拉低(timeout-;if(!timeout)return1;Delay_us(l);)tuneout=TIMEOUTMAX;while(!DHT_DAIA_STArA)〃等待拉高timeout-;if(!tmieout)return1;Delay_us(l);)Dek%us(40);if(DHT_DArA_STATA)(〃代表數(shù)據1dlit_data[i]?=l;dlit_data[i]+=l;}else(〃代表數(shù)據0dlit_data[i]?=l;))}if(clht_data[4]==(dlit_data[0]+dlit_data[l]+dlit_data[2]+dlit_data[3]))(pnnrf("數(shù)據正確\r\n”)；pnnrf("溫度=%而\1】”,4丘_(1@回2]);pnntf(“濕度=%很1\1』,4丘_(k1@[0]);}elsepnntff數(shù)據錯誤\r\n)}ieturn0;)三、把傳感器的數(shù)據以及控制設備的狀態(tài)在2.8寸LCD屏上進行顯示通過漢字取模和圖片取模軟件，把所需要使用漢字和圖片轉換代碼可以調用，并把DHT11數(shù)字溫濕度傳感器獲取溫濕度數(shù)據傳輸?shù)絃CD屏上。DHT11數(shù)字溫濕度傳感器驅動程序：if(dhtll_nuitmie[O]>dlitll_nuitune[l])(dlitll_nintnne[0]=0;if(config_dlitllO)Diaw_Text_8_l6_Sti(100,150^ED.BLUE,(unsignedchar*)nDHTllReadDataEnorH);else(sprmtf(m-Ctx_cIata_bufJrTem=%2d,Hum=%2d,\cIlit_data[2],dlit_data[0]);mf_tx_data_buf[15]=NO；Diaw_Text_8_l6_Str(100,150^ED.BLUE,(unsignedchai*)mf_tx_data_buf);NRF24L0l_TxPacket((u8*)mf_tx_data_buf);四、通過NRF24L01無線通信模塊將數(shù)據傳輸?shù)紸9開發(fā)板上。1、環(huán)境搭建（1）安裝交叉編譯器（2）uboot燒寫啟動（3）內核的制作、編譯，燒寫（4）文件系統(tǒng)的搭建及securtCRT軟件的應用（5）學習linux系統(tǒng)的基本操作，vim編輯器使用，shell命令使用，熟練使用VI編輯命令和linux常用操作命令。（6）學習linux系統(tǒng)下驅動開發(fā)的基礎知識，掛載卸載驅動模塊，掌握字符設備驅動程序設計方法。2、NRF24L01無線通信模塊是使用SPI總線協(xié)議，。SPI,是一種高速的，全雙工,同步的通信總線，并且在芯片的管腳上只占用四根線，節(jié)約了芯片的管腳，同時為PCB的布局上節(jié)省空間，提供方便，正是出于這種簡單易用的特性，現(xiàn)在越來越多的芯片集成了這種通信協(xié)議。SPI是一個環(huán)形總線結構，由ss（cs）>sck>sdi、sdo構成，其時序其實很簡單，主要是在sck的控制下，兩個雙向移位寄存器進行數(shù)據交換。1]上升沿發(fā)送、下降沿接收、高位先發(fā)送。上升沿到來的時候，sdo上的電平將被發(fā)送到從設備的寄存器中。下降沿到來的時候，sdi上的電平將被接收到主設備的寄存器中。啟動SPI總線協(xié)議程序：voidSPI2_Init(void)(GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;SPI_InitTypeDefSPI_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPI0B,ENABLE);〃P0RTB時鐘使能RCC_APBlPeriphClockCmd(RCC_APBlPeriph_SPI2,ENABLE);〃SPI2時鐘使能GPIOInitStructure.GPIOPin=GPIOPin13|GPIOPin14|GPIOPin15;GPIO_InitStructure.GPIOJfode=GPIO_Mode_AF_PP;//PB13/14/15復用推挽輸出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50\IHz;GPI0_Init(GPI0B,&GPIO_InitStructure)，/初始化GPIOBGPIOSetBits(GPIOB,GPIOPin131GPIOPin141GPIOPin15);//PB13/14/15上拉SPI_InitStructure.SPI_Direction=SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;〃設置SPI單向或者雙向的數(shù)據模式:SPI設置為雙線雙向全雙工SPI_InitStructure.SPI_Mode=SPI_Mode_Master;〃設置SPI工作模式：設置為主SPISPI_InitStructure.SPI_DataSize=SPI_DataSize_8b;〃設置SPI的數(shù)據大小:SPI發(fā)送接收8位幀結構SPIJnitStructure.SPI_CPOL=SPI_CPOL_High; 〃串行同步時鐘的空閑狀態(tài)為高電平SPIJnitStructure.SPI_CPHA=SPI_CPHA_2Edge;〃串行同步時鐘的第二個跳變沿(上

升或下降)數(shù)據被采樣SPIJnitStructure.SPI_NSS=SPI.NSS.Soft;//NSS信號由硬件(NSS管腳)還是軟件(使用SSI位)管理:內部NSS信號有SSI位控制SPIInitStructure.SPIBaudRatePrescaler=SPIBaudRatePresca1er256; //定義波特率預分頻的值:波特率預分頻值為256SPIJnitStructure.SPI_FirstBit=SPI_FirstBit_MSB;〃指定數(shù)據傳輸從MSB位還是LSB位開始:數(shù)據傳輸從MSB位開始SPIJnitStructure.SPI_CRCPolynomial=7;〃CRC值計算的多項式SPIJnit(SPI2,&SPI_InitStructure);〃根據SPI_InitStruct中指定的參數(shù)初始化外設SPIx寄存器SPI_Cmd(SPI2,ENABLE);〃使能SPI外設SPI2_ReadWriteByte(Oxff);〃啟動傳輸)3、移植NRF24L01無線通信模塊驅動4、使用securtCRT軟件的查詢的數(shù)據J篇強吁誠碼=-[ 97.080000]Datareceived1[ 97.0SOOOO]rece^ved:tnp=2S,t叫＞=28,hum=3499.0900001Datareceded: 99.090000]received:trp228.hun=35tnp=28,hum=35'[設賽嬲濡總鬻;4235I,tffp=2S.hum-55i￡歌撰翠襦giLi翳接魏湍的熱m|亡”?28,i￡歌撰翠襦gi五、把A9開發(fā)板上的數(shù)據傳輸?shù)皆品掌?、在阿里云創(chuàng)建產品和設備及c-sdk的使用1）創(chuàng)建產品:2）創(chuàng)建設備:?? 19 ?■X8Tt3W?63 0 3 ⑦QS**?N 8電曰FB -X*比加scMfRAH2 *c^E/?1?電曰FB -X*比加scMfRAH2 *c^E/?1?tnM- ▼JPtiMI v(tviVal開裔6■,8“,7KS2G$?mMS和四??U?￥?<“C.ein以F*七七：.門三/ner**<?FmtAMKCHTMTOC\o"1-5"\h\z■extMM atY O** *禽9”8如《4 Sk 不就第0I |。)inCOJD31fAM Wli-2、建立設備與平臺的連接1）登錄Linux虛擬機。2）獲取LinkKitSDK。3）使用unzip命令解壓壓縮包。hqf@hqf-vm:~/Linux$cdc-sdk-v3.0.1/hqf@hqf-vm:~/Linux/c-sdk-v3.0.1$Iscerts external_libsLICENSE model.jsonsrconfig.batextract.bat makefile output toolscoreextract?shmake?settingsREADME?mdwrappers4）設備身份信息將通過HAL調用返回給SDK。因此，需要將wiappeis/os/ubunmHAL_OS_hiiux.c中的設備證書信息修改為創(chuàng)建產品與設備步驟中創(chuàng)建的設備證書，完成后保存退出。Ubuntu系統(tǒng)上傳的數(shù)據格式>{> "CurrentTemperature":20,> ,,CurrentHumidity,1:25■此時阿里云顯示設備處于在線狀態(tài)Dev以!Name由注心彌諛總所.履產品節(jié)點類空狀獲向田?忑，IB后上線時間操作0HT11兩關?在愛一201職306150139的除himitureSmanPhcne?篇收2019/09,232158:34最后修改Makefile使用交叉編譯工具鏈編譯程序掛載到開發(fā)板運行即可，前提開發(fā)板需要能鏈接網絡建立規(guī)則引擎規(guī)則引掌?e及與產昆外a規(guī)則引掌?e及與產昆外a付-6&R名率 KMVK 現(xiàn)miorRj?Cfa 45ONIOg* J5ON依況出4卷不引門eOMR,trtr中.1?■■2?1BXn(2ftO<11X??n*103、通過mqtt協(xié)議把A9開發(fā)板上的數(shù)據傳輸?shù)皆品掌?、數(shù)據上傳到阿里云端并在云端物理模型顯示數(shù)據bism5■44o*wm?C9yfygC-DHSebism5■44o*wm?C9yfygC-DHSe六、并使用AndioidAPP獲取云端數(shù)據1、JA\么環(huán)境搭建安裝JDK并添加JDK環(huán)境變量C：V?ython2AG\Fython27\SoiptsG:\Pf。9ramFJciSEspreiUftESP-DFToob5Konf-tdfG'Ho^theHe/EwrussiRESPRfTcok^ook'.binCAWindoA5\sy5tem32CAWindOASCAWWSoa《卜戶tanJAWbomCAWW>dOM\Syitem3Z\Wrdow5Pgu1Sb±irw1.6eiWnaoAs'.SyiteniSZvapenSSHYCJQogwT*期—>^6ANVCIACorptxM；on\的火KomrronC徐叼［所Fij'NSOlACorptxetkMAN/ClANvDUSRCAFTOQMFiMIggSQL562130\T<X>KUt*w>\CARogrmFil?\84nf1d%SyitemRoot%'iSy4tOT32，，戶tmRoot/%Sy?tc?nfto5%,Sy5lE02Wbc*n,SYSTEMROOTWS件mmwbdUQS”嶺SIWg,m%SVSTEMROOT*\Sy?fifnl2>Pp?n&SH\DAP/oyam□"儀86^6A17M^nxG4\Mn命令行測試JA\公環(huán)境是否搭建成功2、創(chuàng)建Android工程框架APPAiidioid開發(fā)環(huán)境搭建下載aiidioid-studio-ide-191.5791312-wuidows安裝包安裝轉后新建工程口CreateMewProject XConfigureyourprojectI0TPackagenamecomexampIe.iotSavelocationD:\Deiktop\IOTDevice\IOTLanguageJavaEmptyActivityMinimumAPIlevelAPI24:Android7.0(Nougat)OYourappvdllrunonapproximately37.1%ofdevices.CreatesanewemptyactivityHelpmechooseCreatesanewemptyactivityThisprqje(twillsupportinstantdppsPreviousNextCancelFinish￡1?idit^t<w?W693cCodeAmlyg BaldRunJoelsVCS湖ndewUctpMxApp appiw<hin?4M> j*“hicomf anv1Mppq ▼actrt'ityjrw*n.?mJ PreviousNextCancelFinish￡1?idit^t<w?W693cCodeAmlyg BaldRunJoelsVCS湖ndewUctpMxApp appiw<hin?4M> j*“hicomf anv1Mppq ▼actrt'ityjrw*n.?mJ <M4oActrailyj<Mocolo<vwrtlM 一■""'xeIt?s2VV3V￡QCHU號lreJC3、yrvnds7.!OXJ2★Q-?Q—I??卬▼?川▼tl<om.?wT4?W.nT^wpf?M?^ActvityCMyUyout?I<OE.e?<tmp'?— fl?*G9提袁八pts9A18M51213IS?T161718192922222324252628293GArdkoidM^nHvttxmlInportinportpublicandroldx.annotatlor.Nullable;androidx.appcorpat.app.AppCo<rpatActivity;classMyLayoutextendsAppCowpatActlvity{^JOverrideprotectedvoidonCreate(BundlesavedlnstanceState)<super.onCrQato(4avQdInstancQStato);?etContentVlew(R.layout.ttyiayovt);Threadtirecrs-neThread。(publicvoidrun()try($l"p(millis.3600)；}catch(InterruptedExceptlone)<c.printStackTraee()；}finally{Xnttntoperative■nenXnt?nt(on"android.lnt?nt.actloo.MainActlvity");startActivity(operative);tiners.start();■Grwc. ,? I； . ,? I； ??> 1 1WK OvtccmrPpjectGodlemodelveB8-54,1,MXvcomSJKNO/NgmiNegc)OEventL09eUTF-e，、新建一個界面WdpHyA??opp*?w<:mmrmI?r?*<“，”“，，2ce:ccAoruml 'U，EO>rrf■?r^?WdpHyA??opp*?w<:mmrmI?r?*<“，”“，，2ce:ccAoruml 'U，EO>rrf■?r^?F?1,8??▼MHw▼tS<4<Af*ancArA**f<?WinviMvMcnc27K與S,"8T<*^Vhunit-i<eeu??ncieE.