用小安派 DSL做天氣站

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前言

小安派-DSL（AiPi-DSL） 是安信可開源團隊專門為Ai-M61-32S設計的一款屏幕驅動開發板，支持2.8/3.5寸等30Pin SPI顯示屏、2.4寸及1.28寸等18Pin SPI顯示屏。

小安派-DSL目前已測試通過的有3.5寸電容觸摸屏(GC9307)、2.4寸電容觸摸屏（GC9307）、1.28寸圓形電容觸摸屏（GC9A01)。

這次采用小安派 dsl 板子，屏幕為 2.4 寸 320 *240 分辨率屏幕，外接 sht30 溫濕度傳感器，做一個天氣站。

01

主要功能

時間顯示（已完成）

天氣顯示（已完成）

溫濕度顯示（已完成）

wifi 密碼保存（已完成）

b 站粉絲數顯示（已完成）

U 盤模擬設置（已完成）

電腦性能顯示（已完成）

web server（已完成）

自動息屏（放棄）

微信小程序接入（放棄）

溫濕度 mqtt 上報（放棄）

02

方案進度

由于筆者接觸小安派時間較短，可能只能實現部分功能，目前完成logo界面設計，ttf 矢量字體顯示及U盤模擬功能。電腦性能上位機開發 80%(wpf 實在太占用資源類，先湊合用)，基本功能已完善：

初步完成界面布局及 wifi 掃描和連接

完成時間獲取更新

獲取心知天氣完成

完成 https 獲取 b 站粉絲數

sht30 溫濕度傳感器調試完成

添加 pwm 亮度調節

完善多界面管理

性能監控調試完成

03

功能說明

軟件說明

所有信息保存在 sys_info 的結構體中，該結構體為全局變量，下圖所示。

typedef struct
{
    union {
        uint32_t state;
        struct{
            uint32_t state_wifi : 2; // 0:未連接 ；1：連接；2：斷開連接
            uint32_t state_upan : 2; // 0:未開啟 ；1：連接；
        };
    };
    lv_obj_t *last_src;
    struct tm* timeinfo_t;
    uint8_t   backlight;
    blbl_follow_t blbl_info_t;
    weather_t weather[3];
    char * city;
    char * weather_key;
    wifi_info_t wifi;
    uint8_t brightness;
    sht30_t sht;
    pc_info_t pc;
    monitor_info_t *monitor;
} blbl_sys_t;

主要為四個任務： （1）用于刷新 lvgl 界面 （2）用于管理 Wi-Fi （3）為定時器任務，定時更新 sys_info 中的信息內容 （4）用于接收電腦發送的監控信息并進行處理

時間更新

連接到 Wi-Fi 獲取并 ip 地址時，采用 http 從網易 api 接口獲取時間戳，保存時間戳信息，開啟 rtc 計時，這里有一個小 bug，官方提供的設置 rtc 函數不能設置計數值，只能從 0 開始計數。當前時間戳即為 rtc 時間 +http 獲取的時間戳。然后通過 localtime 將時間戳轉換為年月日。

struct bflb_device_s *rtc;
static uint64_t base_time;


void rtc_init(uint64_t timetemp)
{  
    rtc = bflb_device_get_by_name("rtc");
    //此函數，只能開啟
    bflb_rtc_set_time(rtc, BFLB_RTC_SEC2TIME(1));
    base_time = timetemp;
}


uint64_t rtc_get_time()
{
    return (BFLB_RTC_TIME2SEC(bflb_rtc_get_time(rtc)) + base_time);
}


void time_update()
{
    time_t time = rtc_get_time();
    localtime(&time);
}

天氣顯示

使用心知天氣 api，使用 tcp 模擬 http 請求，返回最近三日天氣狀態的 json 字符串，使用 cjson 對字符串進行解析，存儲到系統變量 sys_info 中。

溫濕度時間顯示

采用 sht30 溫濕度傳感器模塊，i2c 接口，bl618 一共兩組 i2c，一組提供給屏幕的觸摸 ic，并且沒有引出該 io，故只能選用另一組 i2c，根據芯片手冊，貌似每個 gpio 均支持 i2c 復用，只不過只能復用 scl 或者其中一個sda。然后初始化 gpio，復用 i2c1，通過 i2c 初始化 sht30，如下所示。

struct bflb_i2c_msg_s msgs;
    uint8_t subaddr[2] = { CMD_FETCH_DATA_H, CMD_FETCH_DATA_L};


    board_i2c1_gpio_init();


    i2c1 = bflb_device_get_by_name("i2c1");


    bflb_i2c_init(i2c1, 400000);


    msgs.addr = SHT30_WRITE_ADDR;
    msgs.flags = 0;
    msgs.buffer = subaddr;
    msgs.length = 2;


    bflb_i2c_transfer(i2c1, &msgs, 1);

然后便可以讀出原始數據，經過處理，可以獲得溫濕度信息。

int sht30_get_value()
{
    unsigned char sht30_buf[6]={0}; 
    uint32_t date;
    int ret;
    struct bflb_i2c_msg_s msgs;
    //配置SHT30的寄存器
    msgs.addr = SHT30_WRITE_ADDR;
    msgs.flags = I2C_M_READ;
    msgs.buffer = sht30_buf;
    msgs.length = 6;


    bflb_i2c_transfer(i2c1, &msgs, 1);
    //校驗讀出來的數據，算法參考sht30 datasheet
    if( (!SHT3X_CheckCrc(sht30_buf,2,sht30_buf[2])) && (!SHT3X_CheckCrc(sht30_buf+3,2,sht30_buf[5])) )
    {
        ret = 0;//成功
        date=(sht30_buf[0]<<8|sht30_buf[1]);
        sys_info_t.sht.temp =(uint8_t) ( ((float)date *175)/65535 -50  );
        sys_info_t.sht.humi =(uint8_t)( ( (sht30_buf[3]*256) + (sht30_buf[4]) )*100/65535.0) ;
    }
    return ret;
}

b 站粉絲數顯示

之前b 站提供粉絲數獲取的 http 接口，最近由于安全考慮，b 站的 http 均不能使用，需要使用 https 發起請求。為了方便，這里只使用單向驗證，不對服務器返回信息進行驗證。

U盤模擬

官方提供了USB存儲設備模擬的代碼，但是是基于RAM模擬的，一旦掉電，數據將會丟失，可以選用將數據存儲到片上Flash 內，Flash 大小一共有 8M，選用后4M作為文件管理系統。只需要實現讀寫Flash 的操作即可，即以下接口。需要注意的是經過測試，Flash最小讀寫單位為4K，小于4K會出現問題。

void usbd_msc_get_cap(uint8_t lun, uint32_t *block_num, uint16_t *block_size)
{
    *block_num = BLOCK_COUNT; //Pretend having so many buffer,not has actually.
    *block_size = BLOCK_SIZE;
}




int usbd_msc_sector_read(uint32_t sector, uint8_t *buffer, uint32_t length)
{
    if (sector < BLOCK_COUNT){
        bflb_flash_read(CONFIG_FLASH_USB_ADDRESS + sector*BLOCK_SIZE, buffer, length);
    }
    return 0;
}
int usbd_msc_sector_write(uint32_t sector, uint8_t *buffer, uint32_t length)
{
    if (sector < BLOCK_COUNT){
        bflb_flash_erase(CONFIG_FLASH_USB_ADDRESS + sector*BLOCK_SIZE,length);
        bflb_flash_write(CONFIG_FLASH_USB_ADDRESS + sector*BLOCK_SIZE, buffer, length);
    }
    return 0;
}

之后調用USB初始化，電腦便會識別到該設備，但是由于沒有文件系統，系統會建議格式化U盤，建議不要使用 Window 自帶的格式化，將會格式化為 fat16 文件系統，在之后的 gif 顯示中發現 fat16 文件系統讀取 gif 文件并顯示會卡住，而 fat32 文件系統則沒有該問題。故使用第三方工具 diskgenius 格式化為 fat32.

到此已經完成USB存儲設備模擬，個功能有什么用？當然是方便傳輸文件給程序使用，所有程序也要可以識別該文件系統，官方已經做了 FatFS 文件系統的移植，但是是基于SD卡的，將其改為基于 Flash 的，同樣也是只需要實現 Flash 讀寫接口。

int fs_flash_read(BYTE *buff, LBA_t sector, UINT count)
{
    if(!count)
        return RES_PARERR;
    if(bflb_flash_read(FS_ADDR + sector*BLOCK_SIZE, buff, count * BLOCK_SIZE)){
        return RES_PARERR;
    }
    return 0;
}


int fs_flash_write(const BYTE *buff, LBA_t sector, UINT count)
{
    bflb_flash_erase(FS_ADDR + sector*BLOCK_SIZE,count);
    bflb_flash_write(FS_ADDR + sector*BLOCK_SIZE, (uint8_t *)buff, count * BLOCK_SIZE);
    return 0;
}


int fs_flash_ioctl(BYTE cmd, void *buff)
{
    switch (cmd) {
        // Get R/W sector size (WORD)
        case GET_SECTOR_SIZE:
            *(WORD *)buff = BLOCK_SIZE;
            break;


        // Get erase block size in unit of sector (DWORD)
        case GET_BLOCK_SIZE:
            *(DWORD *)buff = 1;
            break;


        case GET_SECTOR_COUNT:
            *(DWORD *)buff = 1024;
            break;


        case CTRL_SYNC:
            break;


        default:
            break;
    }


    return 0;
}

從USB模擬可知，我們將文件系統放到后4M的位置，如果我們將FatFS的地址也設置為4M的位置，將會發現，程序檢測不到Fat32文件系統，這是因為在用電腦格式化的時候，會在Fat32文件系統前添加一段額外的表頭信息，這段表頭位于 4M的位置，真正的Fat32文件系統位于0x3f000處。具體為什么會這樣，筆者還沒有深入研究。

FS_ADDR (CONFIG_FLASH_USB_ADDRESS + 0x3F000)
至此，程序便可以直接訪問 Fat32 文件系統的文件。

電腦性能監控

電腦性能監控需要使用上位機不斷的給小安派發送電腦相關信息，關于上位機的選擇，首先先到的是使用 ada64，但是發現，這個軟件居然要幾百塊錢，于是便打算使用開源項目，這里使用的是 OpenHardwareMonitor，一個電腦性能檢測的開源項目，基于 c#開發，提供 dll 動態鏈接庫文件。 然后是界面的設計，首先選擇的是和 OpenHardwareMonitor 一樣的框架 Winform，但受限于本人技術較菜，一些復雜功能無法實現，便選擇使用wpf 框架，wpf 框架功能更加強大，但是問題在于使用 wpf 開發的程序占用資源過于龐大，本人又不太了解 wpf 的程序優化，所以暫時只能將就使用。 接著是下位機，小安派連接 Wi-Fi 后開啟 tcp_server，然后監聽 8124 端口，上位機連接成功后，會首先發送 pc 信息，包括CPU型號，GPU型號，采用 json 字符串的格式發送。然后上位機定時向小安派發送內存、CPU、GPU、網速相關信息，小安派將其解析并更新UI。

尚未解決的問題

嗶哩嗶哩賬戶ID及天氣地址代碼固化在代碼中，需要更改源碼，之后將會使用 web server 功能，通過 post 修改上述參數，將相應參數保存至文件。

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軟件代碼

代碼放在 gitlab ：

https://gitee.com/wangpeng25/desktop-ornaments