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(tuán)隊(duì)專門為Ai-M61-32S設(shè)計(jì)的一款屏幕驅(qū)動(dòng)開發(fā)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(cè)試通過(guò)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(gè)天氣站。

01

主要功能

時(shí)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(shù)顯示（已完成）

U 盤模擬設(shè)置（已完成）

電腦性能顯示（已完成）

web server（已完成）

自動(dòng)息屏（放棄）

微信小程序接入（放棄）

溫濕度 mqtt 上報(bào)（放棄）

02

方案進(jìn)度

由于筆者接觸小安派時(shí)間較短，可能只能實(shí)現(xiàn)部分功能，目前完成logo界面設(shè)計(jì)，ttf 矢量字體顯示及U盤模擬功能。電腦性能上位機(jī)開發(fā) 80%(wpf 實(shí)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(shí)間獲取更新

獲取心知天氣完成

完成 https 獲取 b 站粉絲數(shù)

sht30 溫濕度傳感器調(diào)試完成

添加 pwm 亮度調(diào)節(jié)

完善多界面管理

性能監(jiān)控調(diào)試完成

03

功能說(shuō)明

軟件說(shuō)明

所有信息保存在 sys_info 的結(jié)構(gòu)體中，該結(jié)構(gòu)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(gè)任務(wù)： （1）用于刷新 lvgl 界面 （2）用于管理 Wi-Fi （3）為定時(shí)器任務(wù)，定時(shí)更新 sys_info 中的信息內(nèi)容 （4）用于接收電腦發(fā)送的監(jiān)控信息并進(jìn)行處理

時(shí)間更新

連接到 Wi-Fi 獲取并 ip 地址時(shí)，采用 http 從網(wǎng)易 api 接口獲取時(shí)間戳，保存時(shí)間戳信息，開啟 rtc 計(jì)時(shí)，這里有一個(gè)小 bug，官方提供的設(shè)置 rtc 函數(shù)不能設(shè)置計(jì)數(shù)值，只能從 0 開始計(jì)數(shù)。當(dāng)前時(shí)間戳即為 rtc 時(shí)間 +http 獲取的時(shí)間戳。然后通過(guò) localtime 將時(shí)間戳轉(zhuǎn)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(shù)，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(qǐng)求，返回最近三日天氣狀態(tài)的 json 字符串，使用 cjson 對(duì)字符串進(jìn)行解析，存儲(chǔ)到系統(tǒng)變量 sys_info 中。

溫濕度時(shí)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(jù)芯片手冊(cè)，貌似每個(gè) gpio 均支持 i2c 復(fù)用，只不過(guò)只能復(fù)用 scl 或者其中一個(gè)sda。然后初始化 gpio，復(fù)用 i2c1，通過(guò) 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(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)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(yàn)讀出來(lái)的數(shù)據(jù)，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(shù)顯示

之前b 站提供粉絲數(shù)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(fā)起請(qǐng)求。為了方便，這里只使用單向驗(yàn)證，不對(duì)服務(wù)器返回信息進(jìn)行驗(yàn)證。

U盤模擬

官方提供了USB存儲(chǔ)設(shè)備模擬的代碼，但是是基于RAM模擬的，一旦掉電，數(shù)據(jù)將會(huì)丟失，可以選用將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到片上Flash 內(nèi)，F(xiàn)lash 大小一共有 8M，選用后4M作為文件管理系統(tǒng)。只需要實(shí)現(xiàn)讀寫Flash 的操作即可，即以下接口。需要注意的是經(jīng)過(guò)測(cè)試，F(xiàn)lash最小讀寫單位為4K，小于4K會(huì)出現(xiàn)問(wèn)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(diào)用USB初始化，電腦便會(huì)識(shí)別到該設(shè)備，但是由于沒有文件系統(tǒng)，系統(tǒng)會(huì)建議格式化U盤，建議不要使用 Window 自帶的格式化，將會(huì)格式化為 fat16 文件系統(tǒng)，在之后的 gif 顯示中發(fā)現(xiàn) fat16 文件系統(tǒng)讀取 gif 文件并顯示會(huì)卡住，而 fat32 文件系統(tǒng)則沒有該問(wèn)題。故使用第三方工具 diskgenius 格式化為 fat32.

到此已經(jīng)完成USB存儲(chǔ)設(shè)備模擬，個(gè)功能有什么用？當(dāng)然是方便傳輸文件給程序使用，所有程序也要可以識(shí)別該文件系統(tǒng)，官方已經(jīng)做了 FatFS 文件系統(tǒng)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(shí)現(xiàn) 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(tǒng)放到后4M的位置，如果我們將FatFS的地址也設(shè)置為4M的位置，將會(huì)發(fā)現(xiàn)，程序檢測(cè)不到Fat32文件系統(tǒng)，這是因?yàn)樵谟秒娔X格式化的時(shí)候，會(huì)在Fat32文件系統(tǒng)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(tǒng)位于0x3f000處。具體為什么會(huì)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(wèn) Fat32 文件系統(tǒng)的文件。

電腦性能監(jiān)控

電腦性能監(jiān)控需要使用上位機(jī)不斷的給小安派發(fā)送電腦相關(guān)信息，關(guān)于上位機(jī)的選擇，首先先到的是使用 ada64，但是發(fā)現(xiàn)，這個(gè)軟件居然要幾百塊錢，于是便打算使用開源項(xiàng)目，這里使用的是 OpenHardwareMonitor，一個(gè)電腦性能檢測(cè)的開源項(xiàng)目，基于 c#開發(fā)，提供 dll 動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件。 然后是界面的設(shè)計(jì)，首先選擇的是和 OpenHardwareMonitor 一樣的框架 Winform，但受限于本人技術(shù)較菜，一些復(fù)雜功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)，便選擇使用wpf 框架，wpf 框架功能更加強(qiáng)大，但是問(wèn)題在于使用 wpf 開發(fā)的程序占用資源過(guò)于龐大，本人又不太了解 wpf 的程序優(yōu)化，所以暫時(shí)只能將就使用。 接著是下位機(jī)，小安派連接 Wi-Fi 后開啟 tcp_server，然后監(jiān)聽 8124 端口，上位機(jī)連接成功后，會(huì)首先發(fā)送 pc 信息，包括CPU型號(hào)，GPU型號(hào)，采用 json 字符串的格式發(fā)送。然后上位機(jī)定時(shí)向小安派發(fā)送內(nèi)存、CPU、GPU、網(wǎng)速相關(guān)信息，小安派將其解析并更新UI。

尚未解決的問(wèn)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(huì)使用 web server 功能，通過(guò) post 修改上述參數(shù)，將相應(yīng)參數(shù)保存至文件。

04

05

軟件代碼

代碼放在 gitlab ：

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