【RT-Thread作品秀】基于rt-thread的小型蚯蚓养殖监控系统-电路方案

作者:刘涛 概述:小型蚯蚓养殖监控系统主要探索在家庭等局限场地下，蚯蚓的正常养殖，从而得到蚯蚓粪和蚯蚓液。系统基于ART-PI & RT_Studio开发，使用了dht11,ds18b20,土壤湿度，mpu6050监测养殖环境中的空气温湿度，土壤温湿度和蚯蚓的抖动密度。外置的风扇和水泵对上述环境变量进行控制。连接onenet后可以及时在后台远程观测环境变量并加以控制。 开发环境 硬件:ART-Pi STM32H750 扩展板:DS18B20防水数字温度传感器，DHT11温湿度传感器，2pcs MPU6050传感器，土壤湿度传感器 RT-Thread版本:RT-Thread V 4.0.3 开发工具及版本:RT-studio2.0.0 RT-Thread使用情况概述调度器:创建多个线程来实现不同的工作。 信号量:用来同步线程。 互斥量:多个相关采集线程能同时获得系统资源，不被其他线程抢占 消息队列:用来实现采集线程，控制线程和OneNet upload线程的同步。 消息邮箱:onenet_mqtt接受控制命令后和控制线程的同步 组件部分:I2c框架，Sensor框架 I2C框架:使用I2C框架来驱动MPU6050 ADC device:用来采集土壤湿度 PWM device:用来控制风扇，水泵。 Sensor框架:MPU6050,DHT11,DS18b20均为基于sensor框架的包，为上层提供统一的操作接口，提高上层代码的可重用性；简化底层驱动开发的难度。 软件包部分: Webclient:提供设备与HTTP Server的通讯的基本功能。 pahomqtt,:本软件包是在Eclipse paho-mqtt源码包的基础上设计的一套MQTT客户端程序。 Onenet:是RT-Thread针对OneNET平台连接做的的适配，通过这个软件包，可以让设备在RT-Thread上非常方便的连接OneNet平台，完成数据的发送、接收、设备的注册和控制等功能。 cJSON:C语言实现的极简的解析JSON格式的软件包。 DHT11:GPIO模拟单总线协议，读取传感器温湿度，注册在sensor框架 Ds18b20:GPIO模拟单总线协议，读取传感器温度，注册在sensor框架 MPU6050:本软件包是为InvenSense公司的六轴系列传感器提供的通用传感器驱动包，可选I2C或SPI通信协议。通过Sensor框架，开发者可以快速的将此传感器驱动起来。 硬件框架ART-Pi外挂多个传感器作为采集输入设备， 水泵和风扇作为控制设备。ART-Pi本身作为Onenet的一个终端设备来上传数据接收和接收命令。 软件框架说明多个采集线程实时读取环境中的温湿度，发送到stream消息队列;Onenet上传线程接收消息并上传到相应stream。当云端下发命令，触发Onenet_cmd_rsp_cb,在里面发送接收的控制命令到命令缓存邮箱，控制线程查询邮箱，发现邮件后使用rt_mq_urgent发送紧急控制stream,及时同步云端控制设备的状态。 软件模块说明共创建了2个信号量，1个消息队列，1个互斥量，7个线程 信号量: mqttinit_sem主要用于wifi的连接及onenet_mqtt_init的同步问题。 sensor_msg_sem_empty主要限制采集线程占用的消息资源个数 5个采集线程: adc1_5_entry:周期性读取土壤湿度传感器的值，并把读取到的值发送到消息队列sensor_msg_mq read_dhtll_entry:周期性读取DHT11温湿度传感器的值，并把读取到的值发送到消息队列sensor_msg_mq read_ds18b20_entry:周期性读取ds1b20土壤温度传感器的值，并把读取到的值发送到消息队列sensor_msg_mq read_gyro0_entry:周期性读取MPU6050_0六轴传感器的Y轴角速度，作为蚯蚓活动强度（间接反映蚯蚓密度和活性情况），并把读取到的值发送到消息队列 read_gyro1_entry:同上，两点测量。 消息队列: sensor_msg_mq:为了同步采集线程，控制线程和云端的同步。由于Onenet数据刷新有要求，更新数据快了也没用，这里设置为1s.生产者过多，消费速率过慢，最终都会过剩。只分配5个消息给到采集线程。 另外，虽然我们开辟了8个消息，但是我们使用了sensor_msg_sem_empty信号量来限制采集线程只能使用5个，留下的3个用来快速同步控制流，及时刷新云端控制设备的状态。 互斥量: sensor_msg_mutex:由于DHT11同时读取了温度和湿度两个环境变量，对应云端两个stream，需要发送两次消息，为确保两个stream的同步，先获取互斥量，