【瑞萨RA MCU创意氛围赛】智慧水族缸

Juggernaut

一、背景
本项目主要设计一个系统，用于监测龟龟水缸的水质检测，野火启明6M5开发板用于采集TDS传感器数据，通过板载ESP8266网络模块发送至云端，用于实时掌握水族缸的水质情况。
二、设计
（一）硬件设计
硬件设计如下，主体为野火启明6M5开发板，网络模块使用板载的ESP8266，通过串口连接；TDS传感器采用keyeStudio出品的传感器模块，通过ADC接口连接；此外，还有个LED周期闪烁用于指示系统运行中。

（二）软件设计
基础软件上，OS采用RT-Thread最新5.0.1版，包括LWIP、SAL、ONENET、MQTT等组件。
应用软件上，包括ADC task和upload task两个thread，其中ADC task用于驱动ADC传感器、周期读写数字并转成TDS值；upload task周期上传TDS数值只云端。

三、实现
（一）组件配置
介于当前野火启明6M5开发板尚未支持RT-Studio，只能scons手动配置，依次配置好ESP8266驱动、AT组件、MQTT和ONENET组件等。

（二）ADC task
因为野火启明6M5开发板上的ADC0通道0的P000针脚被占用，故使用通道1的P001。

借助于瑞萨强大的Smart Configurator工具，

配置好ADC通道，以及callback函数名，用于在ADC数据准备好的时候发起读取动作。

1. void Adc_Init(void)
   
2. {
   
3. fsp_err_t err = FSP_SUCCESS;
   
4. 
   
5.     /* Initializes the adc. */
   
6. err = R_ADC_Open(&g_adc0_ctrl, &g_adc0_cfg);
   
7. /* Handle any errors. This function should be defined by the user. */
   
8. assert(FSP_SUCCESS == err);
   
9. /* Enable channels. */
   
10. err = R_ADC_ScanCfg(&g_adc0_ctrl, &g_adc0_channel_cfg);
    
11. assert(FSP_SUCCESS == err);
    
12. }

复制代码

1. void adc_entry(void * parameters)
   
2. {
   
3. fsp_err_t err = FSP_SUCCESS;
   
4. uint16_t value;
   
5. float averageVoltage, tmp;
   
6. 
   
7.     /*init ADC device*/
   
8. Adc_Init();
   
9. while(1)
   
10. {
    
11. rt_thread_mdelay(2000);
    
12. /* Enable scan triggering from ELC events. */
    
13. (void)R_ADC_ScanStart(&g_adc0_ctrl);
    
14. while (!scan_complete_flag)
    
15. {
    
16. ;
    
17. }
    
18. scan_complete_flag = false;
    
19. 
    
20.         /*read sample value of ADC*/
    
21. err = R_ADC_Read(&g_adc0_ctrl, ADC_DEV_CHANNEL, &value);
    
22. if (FSP_SUCCESS == err)
    
23. {
    
24. rt_kprintf ("Read value: %d: %d\r\n", ADC_DEV_CHANNEL, value);
    
25. }
    
26. else
    
27. {
    
28. rt_kprintf ("Read Data Error\r\n");
    
29. break;
    
30. }
    
31. 
    
32. tmp = (float)value;
    
33. averageVoltage = tmp * 5.0 / 1024.0;
    
34. tdsValue = (133.42*averageVoltage*averageVoltage*averageVoltage - 255.86*averageVoltage*averageVoltage + 857.39*averageVoltage)*0.5;
    
35. }
    
36. 
    
37. return;
    
38. }

复制代码

其中根据电压值计算TDS值比较复杂。
（三）upload task
Upload task主要依托onenet组件，将tds数据推送至OneNet云端。

1. static void onenet_upload_entry(void *parameter)
   
2. {
   
3. while (1)
   
4. {
   
5. if (onenet_mqtt_upload_digit("tds", tdsValue) < 0)
   
6. {
   
7. LOG_E("upload has an error, stop uploading");
   
8. break;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. LOG_D("buffer : {"tds":%d}", tdsValue);
    
13. }
    
14. 
    
15. rt_thread_delay(rt_tick_from_millisecond(5 * 1000));
    
16. }
    
17. }

复制代码

四、运行
先来张全家福，因为水族缸比较大，暂时把其中一只小龟龟强行拉出来合影一张。

系统启动的日志。

启动ADC数据采集和数据上传任务后，云端的数据情况。

五、一些感想
智慧水缸目前很多地方考虑不够周全，譬如水质只用到了tds传感器，后续要加上PH和温度传感器，让龟龟生活环境更智能。
瑞萨的MCU以及附带的各种工具软件很赞，Smart Configurator上手后很方便。野火的板子一直秉承着高品质，手头这块启明6M5开发板体现了很高的水准，无论是做工还是各种资料。
最后，感谢主办方组织的活动。

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源代码在此：
ebf_qi_min_6m5-onenet.rar (5.94 MB, 下载次数: 15)

2023-8-20 23:37 上传

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