STM32基于RT-Thread的智能家居-物联网.7z

一个通用的智能家居管理平台。用最简单的方式实现智能家居设备的互联互通，包括智能设备系统、非智能设备系统、虚拟设备系统。以统一的方式监控所有不同厂家的设备系统，支持Modbus的RS232，485通信协议、TCP/IP以及进程间IPC通信。提供强大的任务定制功能，以统一的监控模式实现设备间的联动。对智能设备系统，实现即插即用。无需改变家庭网络结构和设备，即可方便安装和使用该平台软件系统。 运行环境：windows7/8，.net framework 4.0，消息队列服务msmq，4G内存，32位或64位多核CPU。

本资源主要是基于STM32F407配合使用的机智云平台快速开发的APP，APP也是自己开发的，很全面。

工业物联网是将具有监控能力的给中采集作用传感器有控制器，结合移动通信、智能分析等先进技术不断融入到工业生产过程的各个阶段，从而提升制造效率，提高产品质量，降低生产成本，最终目的是实现将传统工业提生到智能化阶段。工业物联网的应用，具有实时性高、自动化程度高、安全性高、信息互联性强等特点。 2017年我国工业物联规模达到2400亿元，在整个物联网产业中的占比约为19.8%。预计在国家相关政策推动及应用需求带动下，到2020年，工业物联在整个物联网产业中的占比将达到25%，规模将突破4400亿元。据GE发布的《工业互联网:打破智慧与机器的边界》，在未来15年内，几个关键的工业领域，1%的效率提高将带来巨大的收益。据安信证券计算，工业互联网在工业领域提升1%的效率相当于给我国带来2980亿元的经济增值。 （资料来源于:GE发布的《工业互联网:打破智慧与机器的边界》） 大联大世平集团，针对目前 工业物联网 市场，推出基于Renesas MCU RA6M3的工业物联网方案，该方案具有HMI、支持以太网传输、工业级传感数据采集等功能。本方案组成包含 MCU Board & Sensor Board。方案硬件设计说明1. MCU Board 本工业物联网应用方案的主控芯片采用的是 Renesas MCU RA6M3，具有 Cortex-M4 架构, 120MHz，具有低功耗、高性能的 特点，此芯片支持HMI & 以太网，内置 JEPG Codec编码解码器，2D Drawing Engine，支持加密功能，其他详细功能如下图所示 除此之外，MCU Board 还提供以太网、HMI、Arduino 、PMOD 接口，详细位置示意如下图 2. Sensor Board Pathfinder Sensor Board 集成了 OLED 显示屏、振动马达、RGB 彩灯、UV Sensor、H&T 温湿度 Sensor 、Light Sensor等功能，支持多种数据采集。与MCU Board 通过 Arduino接口连接。 方案原理图设计: 主控芯片原理图（部分） HMI 屏幕模式选择原理图（部分） 方案 Layout 设计: 方案采用两层板设计，如下面图片所示 TOP 层 Bottom 层 方案软件设计说明 e2studio 是 Renesas MCU 基于 Eclipse 的集成开发环境。 除 Eclipse 自带强大的代码编辑器外，e2studio 还提供了丰富的扩展功能。e2studio涵盖了全部所有开发过程，从示例代码的下载到调试。而瑞萨电子的 RA 灵活软件包 Flexible Software Package ( FSP ) 提供了一种快速且通用的方法，以使用瑞萨电子 RA 微控制器（ MCU ）系列构建安全的连接的物联网（ IoT ）设备。FSP 提供了可用于生产环境的外围设备驱动程序，Amazon FreeRTOS和中间件堆栈，以利用 FSP 生态系统。 e2studio开发环境下载与安装（部分） Step1. 登录 Renesas 官网:https://www2.renesas.cn/cn/zh/，选择“产品→RA MCU” Step2. 进入RA介绍页面后点击选择灵活软件包（FSP） Step3. 点击“下载最新版本”如下图: Step4. 点击下载包含的所有文件，包括 e2studio安装包以及FSP 软件包 Step5. 打开.exe安装程序，依据指引安装。安装完成，运行e2studio，并可查看FSP 用户手册，点击“OK”完成安装并运行，至此，安装结束，并可开始开发软件 场景应用图产品实体图展示板照片方案方块图演示板正面图片（ MCU Board ）演示板正面图片（ Sensor Board ）核心技术优势1. 具备 HMI 应用功能，支持TFT-LCD 屏幕、内置 JPEG Codec 编码解码器、2D Drawing Engine 2. 具备以太网接口功能 3. 支持加密功能如:AES (128/192/256)、SHA1/SHA224/SHA256、3DES/ARC4 4. 64KB DataFlash 用作资料储存（类似 EEPROM） 5. 最多有 21 PIN 支持 5V 电压输入输出方案规格1. 处理器:ARM Cortex M4 32位处理器，（R7FA6M3AH2CFB LQFP-144） 2. 工作温度:-40℃ 至 + 85℃ 3. 屏幕规格:2.4寸电阻式 TFT-LCD 屏幕 4. 屏幕分辨率:240 × 320 5. 支持接口:以太网接口、TFT-LCD 屏幕接口、Arduino 接口、PMOD 接口 6. 烧录方式:J-Link SWD 接口 7. 开发环境:Rene

智慧家庭是近年来物联网市场重点发展的一个题目，随著应用产品与功能越来越多元化，让云端运算工作量不断扩充同时也占用网路流量，也因此边缘运算在近期不断被强调其重要性，希望可以分担云端工作量。东芝也在MCU产品上也推出了语音辨识与播放的算法，可以在低阶版本的ARM M4核心中独立完成中、英、日文的语音关键字辨识并拨放对应需求的语音，此功能与云端语音辨识比较展现了四大优点 低延迟响应 高度保密性 更佳的抗噪能力 极小的硬体资源 细部说明如下，东芝语音识别因为完全由M4核心算法计算，不需要依靠云端资源除了系统简单外响应时间在200msec以内针对需要即时控制的产品有高度可靠性；东芝语音辨识算法是经过深度学习调适，除了辨识率高同时也有更佳的抗噪能力，若有特别场合的背景噪音也可以重新调适算法作辨识字典增加辨识率；硬体资源部分英文与日文仅仅需要150KB Flash Code size，中文则需要350KB Flash Code size，RAM的需求则在140KB以内，并使用SPI界面接收MEMS麦克风I2S音讯再以两组PWM界面驱动完成ADX语音播报的功能，以相当低阶的一般消费型MCU硬体资源即可完成了语音辨识与播放功能的设计。 本次方案我们使用东芝TMPM4G6F10FG MCU产品搭配语音辨识与播放功能的算法导入语音控制智慧窗帘应用，以TMPM4G6F10FG自动辨识语音指令后控制东芝TB67S279FTG马达驱动IC致使窗帘动作。TB67S279FTG为步进马达控制IC，产品特色如下 AGC(主动增益控制)技术:解决防止步进马达失步从而产生大量热量问题 ACDS(高级电流检测系统)技术: 东芝原创技术实现了高精度恒定电流的电机驱动，且无需使用外部电流灵敏电阻器也有助于缩小板尺寸和物料清单（BOM）成本 微步驱动技术: 微步驱动器可以通过逐步改变两个绕组的电流比率，以相比于基本步进角度更精细的步进角度旋转马达 异常检测技术: 热关断（TSD），过电流保护（ISD），上电重置（POR），电机负载开路（OPD） 设计说明: 语音控制命令: 规划指令定义与动作如下: 语音命令动作设计 控制启动播放"待命中"，启动马达控制，20秒无任何动作回到休息模式 关闭窗帘播放"窗帘关闭中"->控制马达正转至线性滑轨终点->播放"窗帘已关闭" 全部打开播放"窗帘打开中"->控制马达反转至线性滑轨起点->播放"窗帘已打开" 光线太亮播放"等等"->控制马达正转线性滑轨1/10位置->播放"是否还太亮" 有点太暗播放"遵命"->控制马达反转线性滑轨1/10位置->播放"亮度足够吗" 语音辨识触发关键字建立与程式设计: 使用东芝Voice Trigger GUI工具(TMW_VT_TMG.exe)编辑关键字字典，如下图点选红框处执行程式，绿框处输入关键字的汉语拼音 将设计好的语音辨识关键字资料用下拉式功能表的”Generate”产生middleware所需的字典档案 对应程式设计如下 首先针对设计好的关键字设定threshold参数(数值0~1000)如下图，参数越大表示越容易通过但也增加误判率，参数可以依照环境与关键字互相间的相似性作调整设计 使用middleware算法函式可以取出语音辨识的资讯，将语音辨识资讯的ID(detect.keywordID)传入窗帘马达控制的函式已进行对应程式设计动作 窗帘控制动作设计 如第二步设计，设计好窗帘所对应语音指令所需要的动作函式将语音辨识ID传入就可以对应执行，窗帘启动后会纪录位置，开关窗帘由马达正反转(MOTOR_DIR)决定，gMotor_Target_Pos参数则是计算马达本次动作需要到达的位置，程式码如下: 驱动窗帘移动的线性滑轨实际测试后的极限位置设定如下参数，未来若更换不同线性滑轨都很容易修改，而窗帘部分开关的参数也可以调整 语音播放功能程式设计 语音播放部分必须先将播放语音录制后转出成C语言阵列提供函式定址做输出播放成语音，这边介绍两款工具，首先先使用CRI Atom Encoder将录制的语音档案转成ADX格式音讯档案，如下图将录制wav档设定为24KHz sampling rate(如绿框)，在执行红框选项作转档 转档完成后再使用bin2txt转成C语言阵列格式提供程式使用，指令如下图 转档完成的C file(如下图红框处)必须将档案include到程式中，同时要宣告array的记忆体(开启C file的绿框处) 对应到程式码中如下图做include与记忆体宣告动作 完成后就可以使用criAtomPlayer_SetData函式在需要播放语音的地方撰写程式即可执行。 窗帘动作: 当语音辨识、语音拨放与马达动作参数都设计好后，语音控制智慧窗帘侦测到对应关键字语音就会自动完成动作，程式设

家庭智慧化是我们一直以来努力的目标，市面上也出现很多智慧的产品，大抵可以分为两类: 一类是大场作品如华硕、Google、Apple小米等等；一类是独立购买的单一功能产品，如无线门铃、智慧插座、无线灯控等等。大厂作品的好处是系统整合完整，可以互相支援连动，但是缺点也很明显，就是‘天地万物﹐朕赐给你的才是你的﹐朕不给﹐你不能抢。 ’，就是大厂没出的你就不能用独立购买单功能的好处是想要什么买什么，但是缺点就是，没有整合，当设备一多起来，光遥控器就要搞死你。 这个系列就要要来合并上面两个优点整合起来，将家里会用到的设备全部无线化，又有统一的界面可以管理。既然讲到无线，当然要提到最适合DIY应用的LoRa无线技术。LoRa有4大优点: 1.使用免授权费就可以使用的Sub1GHz频段，绕射能力强，传输距离长，全家都收的到 2.尺寸小巧，而且省电，不用常常换电池 3.市面上唯一可以建构网路的IOT技术，适合家庭应用 4.设计图与code原厂都开放网路可以查询，建置成本低廉 这次为了简化开发难度我们使用诠鼎代理群登的LoRa模组S76S，S76S的好处是尺寸小巧，只有11mm x 13mm，而且有开发版，脚位有外拉出来，方便开发 之前的第一系列温湿度计无线化帮助我们有了第一个无线的产品跟平台，第二集有了方便可移动的照度侦测，现在就来第三集: 智慧家庭无线化三:室内空品侦测 目标: 1. DIY制作包含LoRa模组的照度计 2. 接收小主机要可以使用电脑，手机监看，并作资料统计 3. 要可以一个小主机接收多个感应器资料 4. 可以整合第一、二集的资料 使用元件: 实作: 一、感应器端硬体设置: 日本夏普SHARP 原厂灰尘感测器GP2Y1014AU,比上代GP2Y11010AU精度提高15%，在一致性上可以和PM2.5激光感测器对比.可测量0.8微米以上的微小粒子,感知烟草产生的烟气和花粉,房屋粉尘等.体积小,重量轻,便于安装. 接线示意图如下 实际接线图如下 二、ATMEGA328跟照度计读取设定: 这个空气侦测元件的原理就是利用光学来感测空气中的尘埃粒子，其内部对角安装红外线发光二极体和光电晶体，使其能够探测空气中尘埃反射光 即使非常细小的如烟草烟雾颗粒也能够被检测到，通常应用在空气净化系统中。 所以我们透过D2脚位点亮内部的LED，再用类比A0依照粒径转换公式去换算出空气品质的数值 宣告与启动设定画面 三、S76S设定: S76S使用的是群登P2P的程式码 这个程式码的特点是已经定义好他的群组为1个Master对32个Slave，每一个Slave占用的时间为0.5秒，所以询问完一个群组为16秒钟 32个Slave的设计是适合智慧家庭的 架构图如下: 设定如下: 详细设定可以参考第一集或是可以看附件的手册 我们这里直接写好子函式，呼叫就可以设定设定 四、ATMEGA328+空气品质侦测器GP2Y1014AU+LoRa: 以上全部设定完成之后，以Arduino端只要做一件事情，就是将空气品质的资料透过S76S送出去，因为这是空品侦测，不需要控制，所以只要单向传送就可以了。 资料传送子函式: 感应器端主程式: 完整的程式码请看附件 五、接收器端硬体设置: 将S76S的3.3V与GND分别接到ESP-32S左右两边的pin19，再将S76S的TX、RX分别接到ESP-32S的pin17与pin16 接线示意图如下 实际接线图如下 六、S76S设定: S76S的设定同上，差别是，改成设定为Master，在启动即可 一样已经写成子函式直接呼叫即可设定 七、ESP-32S设定: ESP-32S的部分，一样可以利用ARduino编辑程式， 实际操作说明: 宣告设定 启动设定 网路校时子函式 网路传送子函式: 主程式: 展示: 因为这个方案是利用ESP-32S将资料用UDP的方式丢出 所以接收端就非常自由，只要可以接收UDP讯号的设备都可以当作 接收界面 在这里是用IBM开发的Node-Red去做画面演示 第一步:先将流程图一一拉出来设定好: 如下图 第二步就是将资料显示出来就大功告成了 如下图:因为是室内所以空气品质不错，有一小段数值拔高，是我为了测试是否有作用对侦测器哈气，表示有用 附件档案列表 场景应用图展示板照片方案方块图架构图Sensor核心技术优势1: 感测器端 : 使用日本夏普SHARP 原厂灰尘感测器GP2Y1014AU，利用内部对角安装红外线发光二极体和光电晶体定向发射LED光，通过检测空气中灰尘的折射情形来判断空气品质，可测量0.8微米以上的微小粒子,感知烟草产生的烟气和花粉,房屋粉尘等.体积小,重量轻,便于安装。 2: 微处理器端 : 利用 ATMEGA328 微处理器之I/O 埠在接收到温湿度的资料以UART传送至LoRa模组。 3

该智能家居系统以 STC89C52单片机为控制核心，结合 LCD1602 液晶显示屏、L298N电机驱动模块、光敏电阻，ESP8266WiFi模块，DS18B20温度计设计并实现了自动感光窗帘与居室内外温度检测器。经过最终的调试，实现了基本部分和发挥部分的所有功能。温度检测系统在环境温度改变的情况下可以实现误差为 0.5℃的基本温度测量。而智能窗帘系统在光照强度不同的情况下电机表现了不同的转动状态，故该系统具有感光自动开关的功能，同时该系统通过物联网模块实现了用户与窗帘交互的功能，可以手动调节窗帘的开关。资料包含源代码，原理图，设计报告。

智能家居代码，包含测量温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度测量，获得物联网大赛一等奖

本系统研究的是基于嵌入式开发，系统分为上位机（PC或者移动终端）和下位机（开发板端），使用上位机可以远程控制下位机，实现家用电器的远程控制，在遇到突发情况，比如煤气泄漏，发生火灾等，系统自动断电并发出警报。上位机中主要是用户使用的图形界面，使用MFC工具实现；下位机中将VC++程序经过通过keil工具编译后形成可执行文件，再将文件移植到开发板中，通过下机位来控制后端的电气设备。 系统主要模块：PC 端上位机界面模块、下位机IEACS 模块、驱动模块、通信模块。 通过智能家居控制系统，用户可远程控制家庭电气设备，让生活变得列加便捷。 代码很精致，但需要搭建环境，不然运行不起来，可以作为类似项目参考使用。

手机联网控制单片机风扇转动、RGB灯亮灭不同亮度和颜色、加湿器开关等