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      基于STM32+華為云IOT設計的智慧路燈

      DS小龍哥-嵌入式技術 ? 來源：DS小龍哥-嵌入式技術 ? 作者：DS小龍哥-嵌入式技 ? 2022-05-28 14:19 ? 次閱讀

      1. 前言

      隨著工業(yè)和城市的快速發(fā)展，道路照明系統(tǒng)的產業(yè)也在迅速發(fā)展，并趨于復雜化,為了更經濟地控制和維護復雜的路燈系統(tǒng)，市面上各大科技公司開發(fā)了各種路燈控制系統(tǒng)，并且路燈都連上物聯(lián)網云端，連上了政府網絡，可以遠程了解路燈的工作情況，運行情況。
      為了方便了解物聯(lián)網平臺，學習物聯(lián)網開發(fā)，了解智慧路燈的開發(fā)，本文就采用華為云IOT物聯(lián)網平臺，選擇STM32作為主控芯片，再配合相關的傳感器完成智慧路燈開發(fā)。

      2. 具體實現(xiàn)的功能以及相關的硬件

      當前設計的智慧路燈采用NBIOT模塊-BC20連接華為云物聯(lián)網服務器，上傳路燈的各種參數(shù)信息：環(huán)境光強度、太陽能充電板電壓、鋰電池電量等信息。設計了一款手機APP，可以通過華為云物聯(lián)網平臺的應用側提供的開發(fā)接口，獲取路燈上傳的參數(shù)信息，并且可以在手機APP上遠程手動控制路燈開關，設置路燈的開啟和關閉時間等。 智慧路燈的的主控芯片采用STM32F103C8T6、NBIOT聯(lián)網模塊采用BC20,BC20內置了MQTT協(xié)議，可以通過AT指令連接物聯(lián)網平臺實現(xiàn)通信。智慧路燈采用鋰電池供電，并且配有太陽能充電板，可以使用太陽進行充電補償電量。使用了功率監(jiān)控器，電池電量檢測芯片，可以檢測充電效率、電流、電壓、電池電量等信息。BC20帶了GPS功能，可以上報路燈的GPS位置到云端服務器，手機APP獲取之后，可以調用百度地圖顯示出路燈的位置。

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      3. 硬件選型

      3.1 STM32F103C8T6

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      3.2 太陽能板

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      3.3 鋰電池充電模塊

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      3.4 功率檢測模塊

      image.png

      3.5 BH1750光敏傳感器

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      3.6 LED燈

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      3.7 BC20-NBIOT模塊

      型號: BC20+BD+GPS
品牌: 創(chuàng)思
產地: 中國大陸
接口類型: TTL
適用場景: NBIOT
尺寸: 40x40x12mm
工作電流: 0.5A
支持TCP/IP協(xié)議: 
支持傳輸速率: 115200Kbps
工作電壓: 5V
是否支持語音電話: 否
模塊類型: 其他
是否支持短信: 否
支持制式標準: GSM/GPRS(2G)
是否支持電話簿: 否
      image.png

      4. 創(chuàng)建產品與設備

      4.1 創(chuàng)建產品

      地址：https://www.huaweicloud.com/?locale=zh-cn

      image.png


      image.png


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      4.2 自定義模型

      地址: https://console.huaweicloud.com/iotdm/?region=cn-north-4#/dm-dev/all-product/7211833377cf435c8c0580de390eedbe/product-detail/6276134223aaf461a0f6e515

      image.png


      image.png


      image.png


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      4.3 創(chuàng)建設備

      image.png


      image.png
      {
    "device_id": "6276134223aaf461a0f6e515_1126626497",
    "secret": "12345678"
}

      4.4 MQTT密匙生成

      創(chuàng)建完產品、設備之后，接下來就需要知道如何通過MQTT協(xié)議登陸華為云服務器。
      官方的詳細介紹在這里:
      https://support.huaweicloud.com/devg-iothub/iot_01_2127.html#ZH-CN_TOPIC_0240834853__zh-cn_topic_0251997880_li365284516112

      屬性上報格式:
      https://support.huaweicloud.com/api-iothub/iot_06_v5_3010.html

      image.pngimage.png

      MQTT設備登陸密匙生成地址: https://iot-tool.obs-website.cn-north-4.myhuaweicloud.com/

      image.png


      image.png
      DeviceId      	6276134223aaf461a0f6e515_1126626497
DeviceSecret 	12345678
ClientId  		6276134223aaf461a0f6e515_1126626497_0_0_2022050706
Username  		6276134223aaf461a0f6e515_1126626497
Password  		73ebe0779dbd5b2e2fd3db8ab8f642b78d7a532576f2e14d2799d4f78d37bcc8

      華為云物聯(lián)網平臺的域名是: 161a58a78.iot-mqtts.cn-north-4.myhuaweicloud.com
      華為云物聯(lián)網平臺的IP地址是:121.36.42.100
      在軟件里參數(shù)填充正確之后，就看到設備已經連接成功了。
      接下來打開設備頁面，可以看到設備已經在線了。

      image.png


      image.png

      4.5 主題訂閱與發(fā)布

      //訂閱主題: 平臺下發(fā)消息給設備
$oc/devices/6276134223aaf461a0f6e515_1126626497/sys/messages/down
//設備上報數(shù)據(jù)
$oc/devices/6276134223aaf461a0f6e515_1126626497/sys/properties/report
//上報的屬性消息 (一次可以上報多個屬性,在json里增加就行了)
{"services": [{"service_id": "led","properties":{"GPS":"lat:12.345,lng:45.678"}}]}

      通過MQTT客戶端軟件模擬上報測試：

      image.png


      image.png

      4.6 應用側開發(fā)

      為了更方便的展示設備數(shù)據(jù)，與設備完成交互，還需要開發(fā)一個配套的上位機，官方提供了應用側開發(fā)的API接口、SDK接口，為了方便通用一點，我這里采用了API接口完成數(shù)據(jù)交互，上位機軟件采用QT開發(fā)。

      幫助文檔地址: ttps://support.huaweicloud.com/api-iothub/iot_06_v5_0034.html

      設備屬性就是設備上傳的傳感器狀態(tài)數(shù)據(jù)信息，應用側提供了API接口，可以主動向設備端下發(fā)請求指令；設備端收到指令之后需要按照約定的數(shù)據(jù)格式上報數(shù)據(jù)；所以，要實現(xiàn)應用層與設備端的數(shù)據(jù)交互，需要應用層與設備端配合才能完成。

      image.png


      image.png

      5. STM32程序設計

      STM32連接華為云IOT的工程案例: https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/81993720

      image.png

      5.1 BC20連接華為云物聯(lián)網服務器-調試

      image.png
      連接MQTT服務器
AT+QMTOPEN=0,"a161a58a78.iot-mqtts.cn-north-4.myhuaweicloud.com",1883

OK

+QMTOPEN: 0,0


登錄MQTT服務器
命令格式: AT+QMTCONN=,,,
AT+QMTCONN=0,"6210e8acde9933029be8facf_dev1_0_0_2022021913","6210e8acde9933029be8facf_dev1","6cea55404b463e666cd7a6060daba745bbaa17fe7078dfef45f8151cdf19673d"

OK

+QMTCONN: 0,0,0


訂閱主題
命令格式: AT+QMTSUB=,,"”,[,"”,…]

AT+QMTSUB=0,1,"$oc/devices/6210e8acde9933029be8facf_dev1/sys/messages/down",2

OK

+QMTSUB: 0,1,0,2


發(fā)布主題
命令格式:AT+QMTPUB=,,,,"",""

先發(fā)送指令: 
AT+QMTPUB=0,0,0,0,"$oc/devices/6210e8acde9933029be8facf_dev1/sys/properties/repor"

等待返回 ">" 
接著發(fā)送數(shù)據(jù).不需要加回車。
"{"services": [{"service_id": "gps","properties":{"longitude":12.345,"latitude":33.345}}]}"
數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，再發(fā)送結束符。 十六進制的值--0x1a  。某些串口調試助手可以適應ctrl+z 快捷鍵輸入0xA
等待模塊返回"OK",到此數(shù)據(jù)發(fā)送完成。    
OK

+QMTPUB: 0,0,0

      5.2 測試模塊

      第一步接上之后，串口調試助手選擇波特率為115200，勾選軟件上的發(fā)送新行選項。發(fā)送AT過去，正常模塊會返回OK。

      查詢模塊是否正常
AT

OK


獲取卡號,查詢卡是否插好
AT+CIMI

460041052911195

OK


激活網絡
AT+CGATT=1

OK


獲取網絡激活狀態(tài)
AT+CGATT?

+CGATT: 1

OK


查詢網絡質量
AT+CSQ

+CSQ: 26,0

OK
    
AT+CEREG=? //檢查網絡狀態(tài)
+CEREG: 0,1 //找網成功
OK

      5.3 keil工程代碼

      image.png


      image.png


      image.png

      5.4 功率檢測

      #include "INA226.h"
#include "delay.h"
//	接線說明：
//	模擬IIC:
//IIC_SCL -- 時鐘線PB6(推挽、開漏輸出)
//IIC_SDA -- 雙向數(shù)據(jù)線PB7
INA226 ina226_data;
//初始化INA226
void INA226_Init(void)
{	

	IIC_Init();
	INA226_SendData(INA226_ADDR1,CFG_REG,0x8000);	//重新啟動
	
	INA226_SendData(INA226_ADDR1,CFG_REG,0x484f);	//設置轉換時間204us,求平均值次數(shù)128，采樣時間為204*128，設置模式為分流和總線連續(xù)模式
	INA226_SendData(INA226_ADDR1,CAL_REG,CAL);	//設置分辨率
	//INA226_SendData(INA226_ADDR1,CAL_REG,0x0012);//設置分流電壓轉電流轉換參數(shù)	
	INA226_Get_ID(INA226_ADDR1);					//獲取ina226的id
}

//設置寄存器指針
void INA226_SetRegPointer(u8 addr,u8 reg)
{
	IIC_Start();

	IIC_Send_Byte(addr);
	IIC_Wait_Ack();

	IIC_Send_Byte(reg);
	IIC_Wait_Ack();

	IIC_Stop();
}

//發(fā)送,寫入數(shù)據(jù)
void INA226_SendData(u8 addr,u8 reg,u16 data)
{
	u8 temp=0;
	IIC_Start();

	IIC_Send_Byte(addr);
	IIC_Wait_Ack();

	IIC_Send_Byte(reg);
	IIC_Wait_Ack();
	
	temp = (u8)(data>>8);
	IIC_Send_Byte(temp);
	IIC_Wait_Ack();

	temp = (u8)(data&0x00FF);
	IIC_Send_Byte(temp);
	IIC_Wait_Ack();
	
	IIC_Stop();
}

//讀取數(shù)據(jù)
u16 INA226_ReadData(u8 addr)
{
	u16 temp=0;
	IIC_Start();

	IIC_Send_Byte(addr+1);
	IIC_Wait_Ack();
	
	temp = IIC_Read_Byte(1);
	temp<<=8;	
	temp |= IIC_Read_Byte(0);
	
	IIC_Stop();
	return temp;
}
//1mA/bit
u16 INA226_GetShunt_Current(u8 addr)
{
	u16 temp=0;	
	INA226_SetRegPointer(addr,CUR_REG);
	temp = INA226_ReadData(addr);
	if(temp&0x8000)	temp = ~(temp - 1);	
	return temp;
}

//獲取id
void INA226_Get_ID(u8 addr)
{
	u32 temp=0;
	INA226_SetRegPointer(addr,INA226_GET_ADDR);
	temp = INA226_ReadData(addr);
	ina226_data.ina226_id = temp;
}

//獲取校準值
u16 INA226_GET_CAL_REG(u8 addr)
{	
	u32 temp=0;
	INA226_SetRegPointer(addr,CAL_REG);
	temp = INA226_ReadData(addr);
	return (u16)temp;
}

//1.25mV/bit
u16 INA226_GetVoltage(u8 addr)
{
	u32 temp = 0;
	INA226_SetRegPointer(addr,BV_REG);
	temp = INA226_ReadData(addr);
	return (u16)temp;	
}

//2.5uV/bit
u16 INA226_GetShuntVoltage(u8 addr)
{
	int16_t temp = 0;
	INA226_SetRegPointer(addr,SV_REG);
	temp = INA226_ReadData(addr);
	if(temp&0x8000)	temp = ~(temp - 1);	
	return (u16)temp;	
}

//獲取電壓
void GetVoltage(float *Voltage)//mV
{
	*Voltage = INA226_GetVoltage(INA226_ADDR1)*Voltage_LSB;
}

//獲取分流電壓
void Get_Shunt_voltage(float *Voltage)//uV
{
	*Voltage = (INA226_GetShuntVoltage(INA226_ADDR1)*INA226_VAL_LSB);//如需矯正電流分流參數(shù)請將這里改為2.5
}

//獲取電流
void Get_Shunt_Current(float *Current)//mA
{
	*Current = (INA226_GetShunt_Current(INA226_ADDR1)* CURRENT_LSB);
}

//獲取功率= 總線電壓 * 電流
void get_power()//W
{
	GetVoltage(&ina226_data.voltageVal);			//mV
	Get_Shunt_voltage(&ina226_data.Shunt_voltage);	//uV
	Get_Shunt_Current(&ina226_data.Shunt_Current);	//mA
	Get_Power(&ina226_data.Power);
	ina226_data.Power_Val = ina226_data.voltageVal*0.001f * ina226_data.Shunt_Current*0.001f; 	//mV*mA
}

//獲取功率裝載值,ina226內部計算的的功率，由于未經校準，故不采用

u16 INA226_Get_Power(u8 addr)
{
	int16_t temp=0;
	INA226_SetRegPointer(addr,PWR_REG);
	temp = INA226_ReadData(addr);
	return (u16)temp;
}

//獲取功率,ina226內部計算，不準確，不采用
void Get_Power(float *Power)//W
{
	*Power = (INA226_Get_Power(INA226_ADDR1)*POWER_LSB);
}

//不設置報警，舍棄
/*
u8 INA226_AlertAddr()
{
	u8 temp;
	IIC_Start();

	IIC_Send_Byte(INA226_GETALADDR);
	IIC_Wait_Ack();
	
	temp = IIC_Read_Byte(1);
	
	IIC_Stop();
	return temp;
}
*/

      5.5 BH1750環(huán)境光強度

      #include "bh1750.h"
float Read_BH1750_Data()
{
    unsigned char t0;
    unsigned char t1;
    float t;
    u8 r_s=0;
    IIC_Start(); //發(fā)送起始信號
    IIC_WriteOneByteData(0x46);
    r_s=IIC_GetACK();//獲取應答
    if(r_s)printf("error:1\r\n");
    IIC_WriteOneByteData(0x01);
    r_s=IIC_GetACK();//獲取應答
     if(r_s)printf("error:2\r\n");
    IIC_Stop(); //停止信號 
    
    IIC_Start(); //發(fā)送起始信號
    IIC_WriteOneByteData(0x46);
    r_s=IIC_GetACK();//獲取應答
    if(r_s)printf("error:3\r\n");
    IIC_WriteOneByteData(0x01);
    r_s=IIC_GetACK();//獲取應答
    if(r_s)printf("error:4\r\n");
    IIC_Stop(); //停止信號 
    
    IIC_Start(); //發(fā)送起始信號
    IIC_WriteOneByteData(0x46);
    r_s=IIC_GetACK();//獲取應答
    if(r_s)printf("error:5\r\n");
    IIC_WriteOneByteData(0x10);
    r_s=IIC_GetACK();//獲取應答
    if(r_s)printf("error:6\r\n");
    IIC_Stop(); //停止信號 
    
    DelayMs(100); //等待
    
    IIC_Start(); //發(fā)送起始信號
    IIC_WriteOneByteData(0x47);
    r_s=IIC_GetACK();//獲取應答
    if(r_s)printf("error:7\r\n");
    
    t0=IIC_ReadOneByteData(); //接收數(shù)據(jù)
    IIC_SendACK(0); //發(fā)送應答信號
    t1=IIC_ReadOneByteData(); //接收數(shù)據(jù)
    IIC_SendACK(1); //發(fā)送非應答信號
    IIC_Stop(); //停止信號
    
     t=(((t0<<8)|t1)/1.2);
     return t;  
}


審核編輯：湯梓紅
      聲明：本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人，不代表電子發(fā)燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用，如有內容侵權或者其他違規(guī)問題，請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
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        發(fā)表于 04-22 13:43

        【小凌派RK2206開發(fā)板試用體驗】連上華為云體驗人體感應

        小凌派PK226的資料 D為物聯(lián)網類的例程，我選擇的是人體感應，想著弄一個智慧路燈的，所以就先學習做智慧路燈。1、打開例程 iot_clou
        發(fā)表于 05-03 08:34

        基于OpenHarmony的華為云IoT智慧路燈實現(xiàn)

        。前面的文章介紹了基于OpenHarmony的智慧路燈實現(xiàn)，本文將在前面文章的基礎上，添加華為云IoT功能，實現(xiàn)基于OpenHarmony系
        發(fā)表于 05-10 09:36

        每日推薦 | 小凌派RK2206開發(fā)板實現(xiàn)華為云IoT智慧路燈，電源模塊PCB布局方法

        ，為了讓更多的工程師掌握更加詳盡的音頻功放知識，本文對以上說的音頻功放做詳細的說明。3、基于OpenHarmony的華為云IoT智慧路燈實現(xiàn)
        發(fā)表于 05-10 10:28

        基于OpenHarmony的華為云IoT智慧路燈

        。前面的文章介紹了基于OpenHarmony的智慧路燈實現(xiàn)，本文將在前面文章的基礎上，添加華為云IoT功能，實現(xiàn)基于OpenHarmony系
        發(fā)表于 05-11 10:06

        【小凌派RK2206開發(fā)板試用體驗】OpenHarmony華為云IoT應用開發(fā)-智慧井蓋

        本帖最后由 周安平 于 2022-6-4 10:07 編輯 【小凌派RK2206開發(fā)板試用體驗】OpenHarmony華為云IoT應用開發(fā)-智慧井蓋
        發(fā)表于 06-03 20:48

        OpenHarmony華為云IoT應用開發(fā)-智慧井蓋

        華為云IoT平臺產品創(chuàng)建 1、登錄華為云 華為云
        發(fā)表于 06-06 10:40 ?11次下載

        基于OpenHarmony的華為云IoT智慧路燈實現(xiàn)

        一、智慧路燈簡介我們平時看到的傳統(tǒng)路燈基本是通過定時開啟、定時關閉來控制路燈亮滅，在夏天白晝時間長，路燈過早開啟，造成能源浪費；在冬天白晝時
        的頭像 發(fā)表于 05-24 09:25 ?990次閱讀
        基于OpenHarmony的<b class='flag-5'>華為</b><b class='flag-5'>云</b><b class='flag-5'>IoT</b><b class='flag-5'>智慧</b><b class='flag-5'>路燈</b>實現(xiàn)

        基于OpenHarmony的華為云IoT智慧路燈實現(xiàn)

        一、智慧路燈簡介我們平時看到的傳統(tǒng)路燈基本是通過定時開啟、定時關閉來控制路燈亮滅，在夏天白晝時間長，路燈過早開啟，造成能源浪費；在冬天白晝時
        的頭像 發(fā)表于 06-14 11:04 ?1290次閱讀
        基于OpenHarmony的<b class='flag-5'>華為</b><b class='flag-5'>云</b><b class='flag-5'>IoT</b><b class='flag-5'>智慧</b><b class='flag-5'>路燈</b>實現(xiàn)

        IoT畢業(yè)設計 | STM32+機智云AIoT云平臺實現(xiàn)智能鴿籠控制

        摘要本智能鴿籠控制系統(tǒng)由貴州大學電氣工程專業(yè)的劉磊、王民慧設計開發(fā)完成，基于STM32+機智云AIoT云平臺設計專為賽鴿進籠檢測的裝置，利用機智云平臺進行數(shù)據(jù)的傳輸交換，通過WiFi模
        的頭像 發(fā)表于 06-23 14:30 ?1349次閱讀
        <b class='flag-5'>IoT</b>畢業(yè)設計 | <b class='flag-5'>STM32+</b>機智<b class='flag-5'>云</b>AIoT<b class='flag-5'>云</b>平臺實現(xiàn)智能鴿籠控制