開源地址：https://gitee.com/bltas/earthworm_home

概述：

小型蚯蚓養殖監控系統主要探索在家庭等局限場地下，蚯蚓的正常養殖，從而得到蚯蚓糞和蚯蚓液。系統基于ART-PI & RT-Studio 開發，使用了dht11，ds18b20，土壤濕度，mpu6050監測養殖環境中的空氣溫濕度，土壤溫濕度和蚯蚓的抖動密度。外置的風扇和水泵對上述環境變量進行控制。連接onenet后可以及時在后臺遠程觀測環境變量并加以控制。

開發環境

硬件：ART-Pi STM32H750

擴展板：DS18B20防水數字溫度傳感器，DHT11溫濕度傳感器，2pcs MPU6050 傳感器，土壤濕度傳感器

RT-Thread版本：RT-Thread V 4.0.3

開發工具及版本：RT-studio2.0.0

RT-Thread使用情況概述

調度器：創建多個線程來實現不同的工作。

信號量：用來同步線程。

互斥量：多個相關采集線程能同時獲得系統資源，不被其他線程搶占

消息隊列：用來實現采集線程，控制線程和OneNet upload線程的同步。

消息郵箱：onenet_mqtt 接受控制命令后和控制線程的同步

組件部分：I2c框架， Sensor框架

I2C框架：使用 I2C框架來驅動MPU6050

ADC device： 用來采集土壤濕度

PWM device： 用來控制風扇，水泵。

Sensor框架：MPU6050，DHT11，DS18b20均為基于sensor框架的包，為上層提供統一的操作接口，提高上層代碼的可重用性；簡化底層驅動開發的難度。

軟件包部分：

Webclient：提供設備與 HTTP Server 的通訊的基本功能。

pahomqtt：本軟件包是在 Eclipse paho-mqtt 源碼包的基礎上設計的一套 MQTT 客戶端程序。

Onenet：是 RT-Thread 針對 OneNET 平臺連接做的的適配，通過這個軟件包，可以讓設備在 RT-Thread 上非常方便的連接 OneNet 平臺，完成數據的發送、接收、設備的注冊和控制等功能。

cJSON： C語言實現的極簡的解析 JSON 格式的軟件包。

DHT11： GPIO模擬單總線協議，讀取傳感器溫濕度，注冊在sensor框架

Ds18b20： GPIO模擬單總線協議，讀取傳感器溫度，注冊在sensor框架

MPU6050： 本軟件包是為 InvenSense 公司的六軸系列傳感器提供的通用傳感器驅動包，可選I2C或SPI通信協議。通過 Sensor 框架，開發者可以快速的將此傳感器驅動起來。

硬件框架

ART-Pi 外掛多個傳感器作為采集輸入設備， 水泵和風扇作為控制設備。ART-Pi本身作為Onenet的一個終端設備來上傳數據接收和接收命令。

軟件框架說明

多個采集線程實時讀取環境中的溫濕度，發送到stream消息隊列;Onenet上傳線程接收消息并上傳到相應stream。當云端下發命令，觸發Onenet_cmd_rsp_cb， 在里面發送接收的控制命令到命令緩存郵箱，控制線程查詢郵箱，發現郵件后使用rt_mq_urgent發送緊急控制stream，及時同步云端控制設備的狀態。

軟件模塊說明

共創建了2個信號量，1個消息隊列，1個互斥量，7個線程

信號量：

mqttinit_sem 主要用于wifi的連接及onenet_mqtt_init的同步問題。

sensor_msg_sem_empty 主要限制采集線程占用的消息資源個數

5個采集線程：

adc1_5_entry：周期性讀取土壤濕度傳感器的值，并把讀取到的值發送到消息隊列sensor_msg_mq

read_dhtll_entry：周期性讀取DHT11溫濕度傳感器的值，并把讀取到的值發送到消息隊列sensor_msg_mq

read_ds18b20_entry：周期性讀取ds1b20 土壤溫度傳感器的值，并把讀取到的值發送到消息隊列sensor_msg_mq

read_gyro0_entry： 周期性讀取MPU6050_0六軸傳感器的Y軸角速度，作為蚯蚓活動強度（間接反映蚯蚓密度和活性情況），并把讀取到的值發送到消息隊列

read_gyro1_entry： 同上，兩點測量。

消息隊列：

sensor_msg_mq： 為了同步采集線程，控制線程和云端的同步。由于Onenet數據刷新有要求，更新數據快了也沒用，這里設置為1s. 生產者過多，消費速率過慢，最終都會過剩。只分配5個消息給到采集線程。

另外，雖然我們開辟了8個消息，但是我們使用了sensor_msg_sem_empty 信號量來限制采集線程只能使用5個，留下的3個用來快速同步控制流，及時刷新云端控制設備的狀態。

互斥量：

sensor_msg_mutex： 由于DHT11同時讀取了溫度和濕度兩個環境變量，對應云端兩個stream，需要發送兩次消息，為確保兩個stream的同步，先獲取互斥量，在未全部發送完成之前不釋放互斥量。

消息郵箱：

sensor_msg_mailbox：云端發送命令間隔沒有明確的限制，存在連續操作，需要緩存一下，這里設置了16個郵件。在Onenet_cmd_rsp_cb里把接收的命令直接發送到郵箱，控制線程接收郵件并處理。

控制線程：

center_control_entry：從sensor_msg_mailbox郵箱里接收郵件，解析命令，控制設備，并同步設備狀態到云端。

上傳線程：

onenet_upload_entry： 長等待方式從隊列里接收消息，然后根據消息里的stream_id發數據到 onenet云端不同的數據流

狀態線程：

Main：led 2s閃爍，指示當前系統的運行狀態。

編輯：jq