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工厂环境采集系统 作者：李江兵 概述本系统实现的使一种远程工厂环境监测系统，该系统以NB-IoT通信技术为纽带，设计支持RS485总线传感器的采集、处理数据的硬软件并连接到自己搭建的MQTT服务器，并开发第三方应用程序用以实现数据的远程监控和动态分析。为了实现上述目的，本系统需要设计两个子系统，一个是支持NB-IoT的环境采集，负责采集单一环境温度；另一个是环境应用APP，负责将采集的数据通过界面显示出来，这两个子系统之间的纽带就是NB-IoT通信技术RT-Thread使用情况概述主要用到的RT-thread的内核内存的申请释放，动态线程的创建，操作系统的延时函数，临界资源的保护，信号量的创建获取使用（生产者消费者关系）。 硬件框架file:///C:/Users/nihao/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.png 在硬件方面，采用了STM32作为主控MCU,作为数据处理，485传感器采集，MQTT联网配置，LED、NB-IoT控制的中心，环境采集选用实验室的RS485传感器光照温湿度传感器，远程无线模块选用NB-IoT模组，用于远程通信。 软件框架说明file:///C:/Users/nihao/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image004.jpg 因为本系统用到了嵌入式实时操作系统，可以实现多个任务同时进行，三个线程从左到右分别是NB-IoT联网，RS485采集，和led灯闪烁，在程序中对应着串口三，串口二，和LED线程。 软件模块说明NB-IoT的指令主要载体是在STM32程序里面，实现的是消息发送，接收以及联网配置，硬件初始化等功能。 file:///C:/Users/nihao/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image006.png 图1 NBIOT联网程序流程 通信服务的程序主要在串口三线程里面，主要进行的NB激活，联网操作，检查是否连接到网络，重新连接，数据发送。 Modbus是基于RS485 的软件协议，主要解决主从机之间的通信问题，编程主要解决了485问询、及对传感器的数据返回效验处理的问题。 file:///C:/Users/nihao/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image008.png 图2 485问询程序流程 首先向串口二发送问询帧，传感器收到问询帧，返回温度，地址，效验码，单片机处理接收的数据，效验，效验通过后，拼接成字符串，待延时时间结束后，清除缓存，以此循环。 APP的主要功能就是将MQTT服务器（基于U cloud赠送的服务器）上的消息订阅，然后定时更新界面，然后还要要有登录界面，退出登录等。开发流程主要包括，模板生成，界面设计，权限获取，最后是各个功能的实现，这里主要将服务器消息获取显示。 大致流程： file:///C:/Users/nihao/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image010.png 图3 APP开发流程 首先APP要获取手机权限，主要是联网权限，然后再通过网络向服务器发送订阅请求，服务器收到请求然后，下发对应的主题消息数组，然后通过字符串截取处理等操作，显示到预先设计的界面控件里面，最终实现界面的可视化。 演示效果file:///C:/Users/nihao/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image012.jpgfile:///C:/Users/nihao/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image014.jpg file:///C:/Users/nihao/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image016.jpg B站：https://www.bilibili.com/video/BV1pJ411J7C1 代码地址链接：https://pan.baidu.com/s/1u1MswCqtEC64qfFYzBCPqQ 提取码：aovw
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