【RT-Thread作品秀】智能天气小站

作者：AlgoIdeas

概述

嵌入式开发需要多动手，多实践才能不断取得成长和进步。第一次接触新的知识，难免会遇到挫折和困难，只要有足够的耐心和不断探索的信心，并不断学习和实践，同时有所思考，就会有收获。智能天气小站是一个很好的切入点，同时自己作为一名STM32新手，第一次接触RT-Thread、也第一次接触TouchGFX，感受颇多，收获颇丰。

开发环境

硬件：ART-Pi

RT-Thread版本：4.0.3

开发工具及版本：RT-ThreadStudio 2.0

ART-Pi SDK版本: SDK v1.0.1

RT-Thread使用情况概述

项目主要基于ART-Pi SDK中的art_pi_factory例程，并在例程基础上增加其他软件基础组件。

内核采用RT-Thread原生内核，版本RT-Thread v4.0.3

组件列表：

rt_ota_lib – 升级相关

touchgfx_lib – TouchGFX相关界面实现

wlan_wiced_lib – WLAN库

涉及软件包：

EasyFlash-v4.1.0  -- 轻量级物联网存储库

adbd-v1.1.1 – ADB远程调试

btstack-v0.0.1 – 蓝牙协议栈

cJSON-v1.0.2 – JSON库

dht11-latest – DHT11温度传感器库

fal-v0.5.0 -

gt9147-latest  -- 触摸驱动

littlefs-v2.0.5 --

lwgps-latest  -- 轻量级GPS解析库

netutils-v1.2.0 – 网络相关工具

webclient-v2.1.2 – WEB客户端

webnet-v2.0.2 – web接口相关实现

注：gps和presssensor相关包或模块可供二次开发

硬件框架

主控芯片：STM32H750XB （ART-Pi开发板）

图形框架：TouchGFX

SD卡1张: 8G

温湿度传感器DHT11：使用GPIO获取数据

网络：板端自带的AP6212A WIFI+蓝牙一体芯片

4.3寸电容屏：使用I2C总线驱动触摸（触摸芯片GT9147),LCD使用RGB888格式

时间的获取：例程自带的RTC+NTP自动网络对时

天气的获取：通过http客户端的方式获取网络开放API接口的天气数据，目前主要从心知天气（https://www.seniverse.com/api）获取，

后续二次开发，也可采用其他网站获取，如openweathermap(https://api.openweathermap.org/data/2.5/)等

软件框架说明

       软件如果需要通过网络获取天气信息，需要先进行联网，目前支持蓝牙配网（具体请参考ART-Pi官方教程），目前仅支持本地预先设置好的地区的温度的获取，后续可以扩展UI设计，或通过GPS定位来获取位置信息。

       同时，默认支持DHT11数字温度传感器获取本地的实时温湿度数据，并通过GUI进行显示。软件主体框架如下图所示：

       系统设置界面，支持将温湿度数据存储为日志文件到SD卡（后续可以二次开发，读取历史文件并直接在UI界面显示历史数据），可以开启或关闭该功能，同时支持自动关屏设置。

软件模块说明

UI设计

GUI采用TouchGFX来设计，目前采用的版本是TouchGFX 4.15.0，主要分为3个主要界面：主页、系统设置和历史温度数据分析，分别如下图图1、图2和图3所示。

TouchGFX官方介绍

TouchGFX 4.13 版本是继TouchGFX 4.12 之后的又一重要版本。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。

天气数据获取

1. 通过DHT11数字温湿度传感器获取；

2. 通过注册心知天气（https://www.seniverse.com/），采用其Weather API，并配合web相关API获取当地的天气；

演示效果

       视频演示：

        界面设计效果：

图1 主页

图2 系统设置

图3 温度历史数据与分析

比赛感悟

        一次偶然翻看网页的机会，让我看到了 RT-Thread x STM32 全连接创意创客大赛，于是顺手点了进去，并于第二天才最终确认参加比赛。在这近一天的时间里，经历了比较纠结的思想历程。

首先，工作虽然一直涉及到嵌入式Linux或Android，但未涉及过RT-Thread，且没有任何STM32使用或开发经验，不清楚这个学习的过程需要多久，毕竟大赛1个月，除去平时还需要工作和周末的其他安排，时间倍感不够。而且，这个过程是需要有一定的积累才能出好的作品。时间方面和学习成本方面，让自己刚开始很犹豫，甚至不打算报名。

其次，报名前一天才去大概了解了下RT-Thread，是什么样的一款RTOS，了解到RT-Thread是一个集实时操作系统（RTOS）内核、中间件组件和开发者社区于一体的技术平台，具有极小内核、稳定可靠、简单易用、高度可伸缩、组件丰富等特点。

刚开始看到简介，最吸引我的还是，它是用C语言开发的，且包含丰富的组件，这一点于平时工作有着不可分割的关系。同时，考虑到官方还提供了ART-Pi开发板，对于手上没有任何STM32硬件开发板的我来说，无疑降低的入门硬件的门槛。

主要由于第二点与工作比较契合，第二天最终还是决定先报名参加比赛。

到比赛前作品的提交，自己其实算比较晚提交了。期间，利用空闲时间，从头到尾，熟悉了STM32相关工具的使用，及UI设计工具TouchGFX Desinger的使用，同时也熟悉了官方的IDE工具 —— RT-Studio，以及最最核心的RT-Thread的使用，及一些设计理念。

作为一个新手或小白，第一次烧写程序都存在问题，后面阅读了相关文档，才搞定。类似这样的事情，期间也都通过查阅相关文档，或通过网络及热心的网友才一一解决，在此表示感谢。

比赛前期，计划是做一个功能强大的智能天气助手，因此也申请了气压传感器，刚开始接触这款气压传感器也是一头雾水，不清楚如果使用，需要用到SPI，没有现成的可以直接拿来用的驱动，后面经过差不多几天折腾，驱动有了，但通信还是没有成功，不得不调整方案，这一点是没有预估到的，所以开发计划得做详细些，就像平时工作的项目开发一样。

最终，作品通过DHT11和网络获取本地天气，保留了定位功能，需要额外的硬件。虽然，在其他人看来，难度不大，但是对于第一次接触STM32、第一次接触TouchGFX，第一次接触RT-Thread的人来说，有些为难，甚至，遇到一些不知下手的BUG，曾一度想放弃提交作品，放弃比赛，即使放弃自己也学到了东西。还好自己通过不断地自我反省，不断的去学习相关知识，和家人和同时的关切，才坚持了下来，才完成了此次比赛。在此，也谢谢他（她）们，相信通过此次比赛，未来在其他新的领域也会有所精进，也相信未来会有更加好的关于IOT，关于RT-Thread的作品，无论是生活上的，还是工作上的。

为了未来，加油！加油！加油！