??作者：一只大喵咪1201
??專欄：《智能家居項目》
??格言：你只管努力，剩下的交給時間！
這篇文章中，本喵將使用RT-Thread Studio來實現(xiàn)這個智能家居的項目，最終效果和前面的裸機版本以及FreeRTOS版本一樣。在這里本喵將讓大家體驗到RT-Thread Studio的便利。
??創(chuàng)建工程
首先打開 RT-Thread Studio 軟件，如何安裝該軟件本喵就不講解了，直接去官網(wǎng)下載安裝即可。
如上圖，打開軟件以后，關閉掉歡迎界面，然后按照圖中的步驟來操作：
- 點擊左上角文件中的新建，選擇
RT-Thread項目。
RT-Thread項目是標準工程，它包含RT-Thread的所有功能，可以安裝大量的組件。RT-Thread Nano項目是簡化版本，它包含的功能和FreeRTOS一樣，僅支持任務，任務間通信等等，不支持組件。
- 輸入工程名字和工程文件保存路徑。
- 如果使用缺省位置，則會保存到
RT-Thread Studio的安裝路徑下的某一個文件中。
- 選擇芯片型號和控制臺端口以及調(diào)試端口。
- 根據(jù)芯片的廠商，選擇相應的型號，本喵這里選擇的是STM32F103ZE。
- 選擇控制臺所用的串口，該控制臺就像是板子上運行的一個
shell。- 選擇調(diào)試器以及接口類型，有
ST-Link和J-Link等等，根據(jù)自己的設備來選擇。
- 最后點擊完成。
如上圖，此時一個工程就創(chuàng)建好了，左邊是項目資源管理器，包含該工程中的所有文件。
RT-Thread Setting：雙擊這個會出現(xiàn)一個圖形化界面，用來安裝各種組件，后面會用到。CubeMX Setting：雙擊這個就會打開CubeMX，可以配置芯片的外設，生成HAL庫的代碼。drv_clk.c：在drivers目錄下的drv_clk.c中，可以修改時鐘源，生成的工程默認使用的是內(nèi)部高速時鐘HSI，可以修改代碼配置成外部時鐘源HSE，本喵這里就不配置了，直接使用內(nèi)部高速時鐘。
如上圖所示，將工程進行編譯，然后將程序下載到開發(fā)板中。
如上圖所示，將開發(fā)板的uart1和電腦相連，并且打開串口助手，可以看到內(nèi)核的打印信息(綠色框)，和main線程的打印信息，紅色框中。
- 在
RT-Thread中，任務被叫做線程。main函數(shù)僅是其中的一個線程。
main函數(shù)在applications目錄下，可以看到，該函數(shù)中并沒有像FreeRTOS一樣的內(nèi)核初始化和啟動調(diào)度器等內(nèi)容，僅僅是一個干干凈凈的main函數(shù)。
??RT-Thread啟動流程
如上圖所示RT-Thread的啟動流程，本喵大概介紹一下：
-
第1個文件：startup_stm32f103xe.s
- 調(diào)用
SystemInit：系統(tǒng)初始化，比如初始化時鐘 - 調(diào)用
__main：重定位，比如把代碼段從Flash復制到內(nèi)存，然后執(zhí)行$Sub$$main
- 調(diào)用
-
第2個文件：src\components.c
- 執(zhí)行一系列的初始化
- 調(diào)用
rt_application_init- 初始化RTT組件(包括創(chuàng)建SHELL線程)：因為有SHELL線程，所以即使main函數(shù)為空，也是可以操作開發(fā)板的
- 調(diào)用
main函數(shù)：可以寫為空函數(shù)
- 啟動調(diào)度器：
rt_system_scheduler_start
位置①處創(chuàng)建了SHELL線程，用戶可以在串口上輸入各種命令；所以位置②的main函數(shù)寫為空函數(shù)也是可以的。
??添加DHT11軟件包
如上圖所示，增加DHT11的軟件包：
- 雙擊項目資源管理器中的
RT-Thread Setting，彈出一個圖形界面窗口。 - 點擊添加軟件包，彈出軟件包選擇界面。
- 搜索
DHT11，出現(xiàn)多個軟件包。 - 找到下載次數(shù)最多的(綠色框)，然后點擊相應軟件包的添加。
如上圖，此時軟件包這里就會有一個dht11的圖標，然后按下快捷鍵Ctrl + s保存，就會自動下載軟件包并且構建到工程中。
如上圖所示，此時在packages目錄下就有一個dht11-latest的目錄，里面包含幾個.c和.h文件。其中dht11_sample.c是一個樣例。
打開dht11_sample.c后，將#include "drv_gpio.h"修改成#include "drv_common.h"，這是由于版本原因，新版本和gpio相關的定義都放在了drv_common.h中。
還要修改讀取DHT11溫濕度數(shù)據(jù)的引腳，生成工程后默認使用的是PB12，查看原理圖使用自己對應的引腳，本喵這里是PF6。
如上圖，在編譯的時候會報錯找不到sensor.h頭文件，所以需要將頭文件的路徑告訴編譯器。
如上圖，sensor.h頭文件位于sensors文件夾中。點擊最上邊的c/c++項目，找到該文件，然后右鍵點擊，在彈出的界面中進行添加構建。
- 添加構建就是在編譯的時候，要編譯這部分文件，否則不會編譯這里的文件。
如上圖所示，點擊標號1的設置，然后選擇標號2的路徑和符合，最后添加sensor.h頭文件所在路徑。
//${ProjName}表示的是工程文件名字，后面的是路徑。
如上圖所示，將程序重新編譯好下載到板子中以后，在串口助手上就可以看到輸出的溫濕度數(shù)據(jù)了。
如上圖所示，在我們安裝軟件包中的dht11_sample.c中，專門有一個線程read_temp_entry讀取溫濕度數(shù)據(jù)的線程，不斷調(diào)用rt_device_read來讀取DHT11溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)，并且打印出來。
rt_device_read是一個標準接口，就像寫C語言代碼中的open函數(shù)一樣。DHT11的驅(qū)動框架是怎樣的，本喵就不在這里講解了。
此時我們就實現(xiàn)了溫濕度的讀取，可以看到，整個過程中也沒有寫多少代碼，RT-Thread Studio中的軟件包幫我們實現(xiàn)了這部分代碼。
??添加ESP8266軟件包
如上圖所示，按照1~6的步驟添加一個AT設備，這是用來和ESP8266通信的。
- 第6步中，填入WIFI模塊要連的WIFI名稱和密碼。
- 更改AT設備使用的串口為
uart3，根據(jù)原理圖來確定。
如上圖所示，此時就自動有了一個AT DEVICE軟件包和一個AT客戶端組件(紅色框)，然后點擊綠色框中的libc使能C語言庫，因為要用到C語言庫中的函數(shù)。最后按下Ctrl + s保存。
如上圖所示，要在drivers目錄下的board.h中定義uart3，仿照uart1定義即可，根據(jù)原理圖定義使用的引腳。
如上圖，將main.c和dht11_sample.c中的打印信息注釋掉，讓它不要干擾串口助手的輸出。
如上圖所示，將程序編譯下載到開發(fā)板后，可以從串口助手看到WIFI連接成功的消息。
在控制臺使用ifconfig可以看到獲得了IP地址，并且可以使用ping命令和www.baidu.com進行網(wǎng)絡通信。此時ESP8266就設置成功了。
??添加MQTT軟件包
MQTT是一種網(wǎng)絡通信協(xié)議，適合于少量數(shù)據(jù)的傳輸，具體原理本喵就不在這里介紹了。
如上圖所示，按照步驟1~3添加pahomqtt軟件包。
如上圖所示，在軟件包處會有一個Paho MQTT，將鼠標移上去以后點擊出現(xiàn)的配置項(步驟1)，然后在彈出的界面中使能MQTT示例(步驟2)。最后保存配置。
- 每次保存了新的配置以后，
sensor.h文件又會找不到，這是該軟件的一個BUG，所以需要重新添加路徑和添加構建。
??與服務器建立連接
現(xiàn)在工程就配置好了，此時我們的開發(fā)板就是一個客戶端，接下來就是需要讓開發(fā)板和服務器進行連接和通信了。
如上圖，本喵在阿里云平臺配置了一個設備實例，打開該設備后，點擊里面的MQTT連接參數(shù)后面的查看(紅色框)，然后就會彈出參數(shù)。
如上圖所示，在產(chǎn)品中有默認的訂閱主題和發(fā)布主題，我們就直接訂閱/user/get這個主題，以及發(fā)布/user/update這個主題。
如上圖所示，將自動生成的mqtt_sample.c中的默認MQTT連接參數(shù)改成自己服務器的。
如上圖所示，在mqtt_sart函數(shù)中，默認生成的代碼是隨機生成一個客戶端ID，此時我們有固定的客戶端ID，將我們前面服務器中的ID賦值過去。
如上圖所示，將程序編譯并下載到開發(fā)板中后，在串口助手中執(zhí)行help命令，可以看到有幾個mqtt打頭的指令。
如上圖所示，在串口助手中執(zhí)行mqtt_start命令啟動MQTT，會打印相關成功信息，并且此時服務器設備也顯示在線狀態(tài)，說明此時開發(fā)板這個客戶端和服務器MQTT連接成功。
如上圖所示，在服務器設備中的Topic列表里，點擊發(fā)布消息，發(fā)布/user/get主題的消息給開發(fā)板客戶端，然后在彈出來的框中填入發(fā)布的消息，最后點擊完成(步驟1~5)。
如上圖所示，此時在串口助手上就能看到服務器發(fā)布的信息了。
如上圖所示，在串口助手中使用mqtt_publish命令發(fā)布消息到服務器。
如上圖所示，在服務器設備中，根據(jù)步驟1~4可以查看到開發(fā)板客戶端剛剛發(fā)布的消息。
此時我們的開發(fā)板就和服務器成功的建立了連接，并且可以進行通信了。
??服務器控制外設
如上圖代碼所示，在main.c文件中，定義LED以及風扇的引腳，并在device_init函數(shù)中進行初始化。
如上圖代碼所示，在device_control_callback回調(diào)函數(shù)中根據(jù)服務器發(fā)布的消息來控制外設，具體控制細節(jié)和前面FreeRTOS版本的一樣。
msh_exec：調(diào)用該函數(shù)和我們在串口助手上輸入命令是一個效果。
如上圖所示，在main函數(shù)中，讀取溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)，然后再向服務器發(fā)布，每兩秒進行一次。
- 控制設備的回調(diào)函數(shù)誰在執(zhí)行？
如上圖代碼所示，控制設備的device_control_callback回調(diào)函數(shù)在mqtt_sub_callback回調(diào)函數(shù)執(zhí)行。
- 在啟動
mqtt_start的時候，會專門創(chuàng)建一個線程用來接收服務器發(fā)布的消息。- 當服務器發(fā)布了消息以后，該線程就會讀取，并且調(diào)用
mqtt_sub_callback函數(shù)。
所以在控制設備的函數(shù)中就可以得到服務器發(fā)布的消息。
如上圖代碼所示，將原本dht11_sample.c中的dht11_read_temp_sample從段中移除，不讓該函數(shù)執(zhí)行，因為現(xiàn)在是在main.c讀取溫濕度數(shù)據(jù)的。
如上圖所示，將程序編譯下載到開發(fā)板中后，等待和服務器建立連接后，可以從服務器的日志信息中查看到開發(fā)板發(fā)布的溫濕度數(shù)據(jù)。
| 消息格式 | 含義 |
|---|---|
| {“dev”:“l(fā)amp1”,“status”:“1”} | 點亮LED1,后面的status改為0則熄滅它 dev有多個取值：lamp1,lamp2,lamp3 |
| {“dev”:“fan”,“status”:“1”} | 轉(zhuǎn)動風扇,后面的status改為0則停止它 |
| {“dev”:“home”,“status”:“1”} | 離開了家，后面的status改為0則表示回家 |
| {“Temperature”:28,“Humidity”:88} | 上報溫度、濕度 |
開發(fā)板和服務器進行通信的消息格式如上表所示，在服務器發(fā)布控制消息，開發(fā)板就會做出相應的操作。
如上圖所示，在服務器上發(fā)布一個這樣的消息，開發(fā)板上的所有LED燈都會亮，并且風扇也會開始轉(zhuǎn)動，最后面本喵會上傳效果圖。
??小程序控制外設
這里本喵使用百問網(wǎng)的小程序和服務器來控制開發(fā)板。
如上圖所示，在mqtt_sample.c文件中定義百問網(wǎng)的三元組，不用定義客戶端ID，所以要將前面注釋掉的隨機ID修改回來。
在main.c中，將發(fā)布消息的主題修改為/topic/humiture，其他的不用動。
將程序編譯完成后下載到開發(fā)板中，此時開發(fā)板客戶端就會自動和百問網(wǎng)的服務器相連。
如上圖所示，在微信小程序中搜索百問網(wǎng)嵌入式物聯(lián)網(wǎng)，選擇雙架構，然后就會出現(xiàn)這樣一個頁面。
第一步讓小程序連接服務器，第二部訂閱/topic/humiture主題，這個主題必須和開發(fā)板發(fā)布的主題一樣。
然后就可以接收到開發(fā)板發(fā)來的溫濕度數(shù)據(jù)，如綠色框中的內(nèi)容。
如上圖，點擊這幾個圖形化按鈕就會發(fā)布相應的/topic/ctrl，該主題是開發(fā)板訂閱的主題。
溫濕度圖標無法點擊，它僅顯示開發(fā)板發(fā)布的溫濕度數(shù)據(jù)。
如上圖所示，點擊小程序中的按鈕，開發(fā)板的串口助手就會接收到訂閱的控制主題消息，并且做出相應的控制。
如上圖，此時開發(fā)板上的燈就亮了。
??總結(jié)
在整個智能家居實現(xiàn)的過程中，本喵自己根本就沒有寫多少代碼，尤其是驅(qū)動層的代碼，就沒有寫過，全部用的是RT-Thread的軟件包和組件。這就是RT-Thread的強大之處，它可以屏蔽底層的細節(jié)，讓我們注重于上層應用的開發(fā)。文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-854010.html
這種通過服務器來實現(xiàn)智能家居，不再像FreeRTOS一樣小程序和開發(fā)板必須處于同一個局域網(wǎng)中，此時開發(fā)板和小程序可以處于任意一個局域網(wǎng)中。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-854010.html
- 開發(fā)板和小程序訂閱以及發(fā)布的消息是通過服務器進行轉(zhuǎn)發(fā)的。
到了這里，關于【智能家居項目】RT-Thread版本——DHT11獲取溫濕度 | MQTT上傳到服務器 | 服務器控制外設的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！
