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【RT-Thread作品秀】基于RT-Thread的数据采集

2020/12/20
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概述:

       这是一个数据采集的装置,本身没有什么亮点。主要是基于RT-Thread操作系统,驱动NB模块-BC26来实现数据的发送。值得一说的是RT-Thread本身有BC-26的驱动包。不过这里并没有使用,而是使用at-device软件包来驱动的BC26。因此稍微改一改内部的代码,就能驱动其他的AT设备。话回正题,我使用at-thread的目的就是驱动BC26建立TCPUDP连接,使得板卡采集得到的数据能发送到我电脑上的TCP Server。当然,除了数据上传之外,也能实现上位机控制板卡。还有则是在代码中发现利用邮箱+消息队列来进行数据传输通信真的很爽。

开发环境:

  1. ART-Pi (主控)
  2. BC-26  (NB-IOT模块)
  3. BHT11 (温湿度传感器)
  • RT-Thread版本
  1. RT-Thread V4.0.2
  • 开发工具及版本
  1. RT-Thread Studio V2.0.0 :RT-thread推出的IDE,免费。
  2. Putty V0.73:开源免费的一款工具,我纯把他当成串口助手使用
  3. 花生壳 V5 :内网穿透工具。
  4. 网络调试助手(MetAssist  V4.3.13):网上下的,应该比较出名。

RT-Thread使用情况描述:

  • 内核部分
  1. 调度器
  2. 消息队列
  3. 邮箱
  • 组件部分
  1. at_device
  2. UART

硬件框架描述

先附图一张:

       很简单的一个框架,总共只有主控,传感器,执行器,以及比较重要的云平台,这四大部分。传感器可以是任意传感器,只要发送的数值种类不一次性超出两种即可。执行器我在这里使用了板载的LED灯充当。云平台则是利用网络调试助手搭了一个TCP Server来充当。由于我个人没有固定外网IP,所以我如果直接使用网络助手,是无法将ART采集得到的数据传输到我的电脑上的。因此我利用花生壳将我的IP映射到了外网,使得板卡能连接到我创建的TCP Server上。

软件框架说明

流程图如下:

       本人并不是很会画流程图,所以辛苦大家看一看介绍吧。

       其实在这个板卡中是要烧两套程序的,一套是bootloader负责初始化QSPI并且运行QSPI内的程序。所以这份程序是下载到片内Flash的。另一份则是具体的功能添加的比较多的程序。他是运行在QSPI中的。这两个程序必须先运行BootLoader否则QSPI中的程序是无法运行的。而由于BootLoader的职责是让程序从 0x08000000跳转到0x90000000运行所以,如果QSPI中没有其他程序的话,Bootloader只会运行一次,表现的现象就是只打印一个LOGO。

       其实在RT-Thread中其实有BC26的驱动包,可以直接拿来用,不需要自己再对BC26进行初始化,但是我这里使用的是at_device驱动包,所以自己要写一部分的代码,进行初始化。创建邮箱和消息队列则是为了两者相互配合一起实现发送同步消息的功能。

       数据采集线程和数据发送线程之间使用消息队列+邮箱的方式实现消息同步,在这里数据采集线程可以有多个,而数据发送线程我这设立了一个。发送线程会将接收到的信息都发送到云平台中。

       数据接收则是利用at_device中的代码实现的。利用内部的代码还可实现云平台发送消息控制板卡上的LED灯或者其他执行器。

软件模块说明

  • 消息队列+邮箱的消息同步方式

       在使用消息队列+邮箱的方式来进行线程间消息同步的话需要先创建一个结构体,一个动态邮箱,一个消息队列。然后对结构体进行填充后利用消息队列发送出去,具体请看以下代码示例:

//创建结构体部分

struct msg  //消息队列发送此结构体的地址来实现线程间的同步
{
    char  *str;
    int vol;
    float data1;
    int data2;
    struct rt_mailbox* ack;
};

//创建动态邮箱部分

rt_mailbox_t mail_box1 = RT_NULL;   //创建二氧化氮线程应答邮箱控制块
rt_mailbox_t mail_box2 = RT_NULL;   //创建二氧化硫线程应答邮箱控制块
rt_mailbox_t mail_box3 = RT_NULL;   //创建粉尘数据线程应答邮箱控制块
rt_mailbox_t mail_box4 = RT_NULL;   //创建备用线程邮箱控制块

/**************创建多个应答邮箱******************/
int move_mail_box_sample(void)
{
    mail_box1 = rt_mb_create("mail_box1", 1, RT_IPC_FLAG_FIFO);    //创建动态邮箱1
    mail_box2 = rt_mb_create("mail_box2", 4, RT_IPC_FLAG_FIFO);    //创建动态邮箱1
    mail_box3 = rt_mb_create("mail_box3", 4, RT_IPC_FLAG_FIFO);    //创建动态邮箱1
    mail_box4 = rt_mb_create("mail_box1", 4, RT_IPC_FLAG_FIFO);    //创建动态邮箱1
}

//填充发送

        struct msg msage;

        msage.str  = "NO2";
        msage.data1 = data1;
        msage.ack   = mail_box1;

        result = rt_mq_send(&mq,&msage, sizeof(struct msg));  //发送消息队列
        if(result != RT_EOK)
        {
            rt_kprintf("消息发送失败\r\n");
        }

//接收处理

LOG_I("准备接收各个数据\r\n");
        data_send = at_create_resp(128, 0, rt_tick_from_millisecond(5000)); //分配内存,并设定超时接收时间.准备接收消息队列
        if (data_send == RT_NULL)
            LOG_E("响应结构没有内存!");

        if(rt_mq_recv(&mq, &msage, sizeof(struct msg), RT_WAITING_FOREVER) == RT_EOK)        /**接收消息队列**/
        {
            rt_kprintf("收到信息:%s\r\n",msage.str);
            linshi = (int)msage.data1 *10;
            rt_kprintf("收到发送的消息%d\r\n",linshi);

       抱歉,第一次写,不知道重点在哪,先这样吧。

演示效果

  • 图片

  • 视频

比赛感悟

         首先非常感谢举办方举办的这场比赛,这也是我第一次参加这样的比赛,也正是此次比赛让我认识到了和同龄人的差距,也让我感受到了这么多的奇思妙想。很多参赛者的构思和实力令我叹为观止。我个人是没有做过什么项目的,也没进行过系统的学习,RT-thread对我来讲也是一个接触没多久的新事物。我对其也只是会使用一些皮毛。从大一到现在也只是接触一些PLC和电动机。对于ARM都是凭着一份爱好去做。一直以来没有什么眼界和想法。通过这次比赛我发现,它的能力超出了我的想象。对我指明了一点前进的方向。并且在使用RT-Thread的过程中,我发现编程并不像以前那么复杂了。在使用RT-Thread的时候我可以不再考虑怎样实现一个模块的驱动,而是将重点放到了逻辑上,这对来讲还是比较新奇的。最后其实是想对官方人员道个歉的,毕竟这款作品由于时间的原因,并没有进行细改,而是一个赶出来的作品。没有摆正心态,真的很抱歉。

  • 代码地址.txt
    描述:代码地址
  • 简单介绍.pdf
    描述:本文的PDF版本文件,内容和您在网页上所看内容一直。

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