01概述

學習一門新技術，最好的辦法是帶著需求去學習，在項目中不斷磨練自己，而不是漫無目的的去學，有了需求驅動，才更容易獲得學習成果和完成項目后的成就感。

本項目涉及到的技術有：RT-Thread系統、TouchGFX、MQTT、HTTP、JSON、微信小程序、面向對象編程思想等。每個關鍵詞里都有很多值得深究的技術細節。

本項目所要實現的功能有：

1. 顯示屏第一頁顯示時鐘、近三天天氣預報和傳感器數值

2. 顯示屏第二頁可以進行傳感器閾值設置和開關控制

3. 傳感器：溫濕度傳感器（SHT30），空氣質量傳感器 （MQ135）

4. 傳感器閾值語音提醒，鬧鐘語音提醒

5. 傳感器數值可以通過微信小程序顯示，可以通過微信小程序進行開關控制、設置閾值和鬧鐘時間

6. 支持二次開發，增加更多擴展功能

02硬件框架

硬件端：

主控芯片：STM32F746IGT6

操作系統：RT-Thread v4.0.2

GUI：TouchGFX

開發工具：MDK5.29、TouchGFX 4.13.0 Designer、STM32CubeMX5.6.0、微信開發者工具

時間：軟件模擬RTC+NTP自動網絡對時

天氣：通過http客戶端get心知天氣網絡API獲取天氣信息

溫濕度：使用I2C總線獲取傳感器SHT30模塊的數據

空氣質量：使用ADC和IO口讀取傳感器MQ-135（氨氣、甲苯）的數據

鏈接網絡：使用ESP8266當作無線網卡來鏈接網絡

5寸電容屏：LCD使用RGB565格式

語音輸出：使用中文TTS文字轉語音模塊，通過UART發送文字轉換語音

服務器端：

云端服務器：阿里云物聯網平臺

通信方式：MQTT

微信小程序端：

編程語言：CSS、XML、JavaScript

通信方式：MQTT over WebSocket

03軟件框架

設備連接物聯網平臺，與物聯網平臺進行數據通信。物聯網平臺可將設備數據流轉到其他阿里云產品中進行存儲和處理。以下是物聯網系統的拓撲架構：

本項目的物聯網后臺部分采用的是阿里云物聯網平臺，借助阿里云豐富的服務，可為后期擴展更多實用的功能，STM32硬件平臺作為設備終端，人機設備采用微信小程序。04RT-Thread使用情況概述

RT-Thread系統介紹：

RT-Thread的內核對象模型是一種非常有趣的面向對象實現方式。系統級的基礎設施都是一種內核對象，例如線程，信號量，互斥量，事件，郵箱，消息隊列和定時器，內存池，設備驅動等。

對于每一種具體內核對象和對象控制塊，除了基本結構外，還有自己的擴展屬性（私有屬性）。因此從面向對象的觀點，可以認為每一種具體對象是抽象對象的派生，繼承了基本對象的屬性并在此基礎上擴展了與自己相關的屬性。下圖則顯示了 RT-Thread 中各類內核對象的派生和繼承關系：

在對象管理模塊中，定義了通用的數據結構，用來保存各種對象的共同屬性，各種具體對象只需要在此基礎上加上自己的某些特別的屬性，就可以清楚的表示自己的特征。這種設計方法有兩大優點：

提高了系統的可重用性和擴展性，增加新的對象類別很容易，只需要繼承通用對象的屬性再加少量擴展即可；

提供統一的對象操作方式，簡化了各種具體對象的操作，提高了系統的可靠性。

RT-Thread使用情況：

內核部分：

線程間同步：信號量、互斥量

線程間通信：郵箱、消息隊列

內存管理：memheap管理算法

I/O 設備管理：PIN設備、I2C設備、UART設備、ADC設備、RTC設備、TOUCH設備

組件部分：

FinSH控制臺；

ulog日志；

netdev網卡；

AT命令；

SAL 套接字抽象層；

軟件包部分：

阿里物聯網SDK包：ali-iotkit-latest；

AT設備軟件包：at_device-latest;

TLS軟件包：mbedtls-latest;

JSON軟件包：cJSON-latest;

網絡工具包：netutils-latest;

觸摸屏軟件包：gt9147-latest；

sht3x軟件包：sht3x-latest；

webclient軟件包：webclient-latest；

分類使用說明：

用于連接網絡的部分：UART設備；netdev網卡；AT命令；SAL 套接字抽象層；at_device-latest;

用于同步時鐘的部分：RTC設備；netutils-latest;

用于獲取天氣的部分：cJSON-latest;webclient-latest；

用于獲取溫濕度的部分：I2C設備；sht3x-latest；

用于獲取空氣質量的部分：ADC設備；PIN設備；

用于觸摸的部分：I2C設備；gt9147-latest；

用于鏈接阿里云物聯網平臺的部分：ali-iotkit-latest；mbedtls-latest;cJSON-latest;

05軟件模塊說明

TouchGFX介紹：

TouchGFX 4.13版具備了將動畫推到60FPS的功能，還增加了可緩存容器、不完全幀緩沖區以及新的L8壓縮格式等性能，這表明了 ToughGFX 不斷追求優化性能和持續迭代的匠心。4.13版本還解決了另一個問題：嵌入式系統開發人員的用戶界面可訪問性。通過將TouchGFX Generator集成到 STM32CubeMX 中，經驗較少的工程師在使用 TouchGFX 4.13 時，可以通過 STM32CubeMX 這個廣為流行的 ST 實用軟件程序快速啟動項目。這樣做的目的在于降低開發者入門門檻，讓專業人士和愛好者都能受益于這個交互式的高效解決方案。
責任編輯:pj