【RT-Thread作品秀】使用RTThread和TouchGFX实现DIY数字仪表

2020/05/06 14:36
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0 1
概述

    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。


    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:

1. 显示屏第一页显示时钟、近三天天气预报和传感器数值

2. 显示屏第二页可以进行传感器阈值设置和开关控制

3. 传感器:温湿度传感器(SHT30),空气质量传感器 (MQ135)

4. 传感器阈值语音提醒,闹钟语音提醒

5. 传感器数值可以通过微信小程序显示,可以通过微信小程序进行开关控制、设置阈值和闹钟时间

6. 支持二次开发,增加更多扩展功能

02
硬件框架

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:软件模拟RTC+NTP自动网络对时

天气:通过http客户端get心知天气网络API获取天气信息

温湿度:使用I2C总线获取传感器SHT30模块的数据

空气质量:使用ADC和IO口读取传感器MQ-135(氨气、甲苯)的数据

链接网络:使用ESP8266当作无线网卡来链接网络

5寸电容屏:LCD使用RGB565格式

语音输出:使用中文TTS文字转语音模块,通过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

微信小程序端:

编程语言:CSS、XML、JavaScript

通信方式:MQTT over WebSocket

03
软件框架


    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。
04
RT-Thread使用情况概述


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:

  • 提高了系统的可重用性和扩展性,增加新的对象类别很容易,只需要继承通用对象的属性再加少量扩展即可;

  • 提供统一的对象操作方式,简化了各种具体对象的操作,提高了系统的可靠性。




RT-Thread使用情况:

内核部分:

  • 线程间同步:信号量、互斥量

  • 线程间通信:邮箱、消息队列

  • 内存管理:memheap管理算法

  • I/O 设备管理:PIN设备、I2C设备、UART设备、ADC设备、RTC设备、TOUCH设备

组件部分:

  • FinSH控制台;

  • ulog日志;

  • netdev网卡;

  • AT命令;

  • SAL 套接字抽象层;

软件包部分:

  • 阿里物联网SDK包:ali-iotkit-latest;

  • AT设备软件包:at_device-latest;

  • TLS软件包:mbedtls-latest;

  • JSON软件包:cJSON-latest;

  • 网络工具包:netutils-latest;

  • 触摸屏软件包:gt9147-latest;

  • sht3x软件包:sht3x-latest;

  • webclient软件包:webclient-latest;



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;




05
软件模块说明


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!



06
演示效果

视频演示链接:

https://www.bilibili.com/video/BV1o54y1Q7nQ/

07
项目地址

https://gitee.com/Aladdin-Wang/hellotouchGFX


本项目更多的教程请参考博客内容:

https://blog.csdn.net/sinat_31039061/article/details/104870466





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微信号:wlk13298337053


本文分享自微信公众号 - AIoT开源项目分享(Aladdin-Wang)。
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