描述

介紹

氣候變化的最大挑戰之一是減少空氣污染。我們大氣中的污染對社會，特別是對人類健康造成了很大影響。惡劣的空氣條件可能導致多種健康問題，例如呼吸道感染、心臟病和肺癌的風險。該項目旨在通過創建能夠告訴我們地區空氣質量的設備來提高我們對環境的認識。

為了重建項目，我們需要一些硬件和軟件。對于硬件，需要從 QuickLogic 收集 QuickFeather 板、空氣質量傳感器 PMS5003 和一些額外的組件/設備，如 STM32BluePill 板、升壓轉換器和一些跳線。該設備的固件是使用 Mbed Studio 和 Eclipse C/C++ 開發的。

QuickLogic 的 QuickFeather 模塊通過將邏輯元件和通常稱為 SoC 的微控制器相結合，具有作為百思買硬件的巨大潛力。該項目對初學者友好，易于理解。

硬件

硬件是使用下圖構建的。

硬件圖

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從圖中可以看出，該設備由前面提到的幾個硬件組成。QuickFeather 將是系統的主要控制，該模塊將控制開關電源、LCD/SD 控制器和按鈕。所有系統均由 18650 2400 mAh 電池供電。QuickFeather 模塊將從傳感器接收數據，解析數據并執行一些計算，然后將實時數據發送到 LCD/SD 控制器。它還通過按下按鈕接收一些命令。

這是我將所有硬件組合到單個 PCB 中的一些工作圖像

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1 / 3 ?硬件（底部）

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它使用 8Gb uSD 卡作為數據記錄器，這在設備進行測量活動時提供了很大的空間來保存數據。還需要注意傳感器 PMS5003 需要 5V 作為主要電源，請參閱數據表了解更多信息。由于鋰電池只提供3.5 - 4.2 V，需要放置一個升壓轉換器將電壓升壓到5V，本板使用MT3608。在此板上還放置了一些按鈕來調用 Quickfeather 模塊中的某些功能。

軟件

為硬件編譯程序所需的一些軟件。為了編譯 LCD/SD 控制器，它使用Mbed Studio 。為了編譯 Quickfeather 的代碼，它使用 Eclipse C/C++。必須安裝這兩個軟件才能成功重建此項目。當發生未定義的錯誤時，編譯 Quickfeather 固件可能會導致失敗，因此請務必按照本教程一步一步進行操作。如果不想出現問題，請在linux下編譯代碼。這將使您免于花費一些精力。

固件

老實說，當它進入低級別（RTL 級別）時，事情會變得非常復雜，這意味著這可能需要付出很多努力。但幸運的是，Quickfeather 支持 RTOS。所以我們可以在操作系統級別運行我們的程序。為了更容易看到項目固件內部發生的情況，下圖對此進行了解釋。

固件內部分為一些任務，這些任務將執行特定的功能，如接收和解析來自傳感器的數據、讀取按鈕、預測計算和發送數據到 LCD/SD 控制器。讓我們從按鈕任務開始

## 按鈕任務##

讓我們來看看 Quickfeather 的外圍設備。這些按鈕需要 GPIO 才能起作用。但顯然它只有 8 個可配置的 GPIO，其中一些已經用于某些功能。起初我不敢相信，直到我閱讀了代碼。所以我確實為我的按鈕列出了未使用的 GPIO 引腳。

Quickfeather 的 GPIO 列表

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因此，由于 GPIO 的這種有限功能，我無法在操作系統級別做太多改進。我決定使用 GPIO 4、3、2 作為按鈕，使用 0、2 作為電源開關。接下來我需要確認的是 GPIO 的中斷，顯然庫仍然沒有中斷回調的功能，這意味著我需要對 GPIO 進行一些掃描，如下面的流程圖中所述。

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1 / 4 ?按鈕任務

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該任務會一直讀取 GPIO 的狀態，然后在 GPIO 狀態為低時執行該功能。每個按鈕將處理一個功能。按鈕 1 處理“顯示數據”功能，按鈕 2 處理“預測”功能，按鈕 3 處理“發送數據”功能。

## UART RX 任務##

此任務與 Quickfeather 的 uart 接收和傳感器的數據傳輸有關。PMS5003 發送了很多帶有頭部的數據，這個任務將檢測數據的頭部并將它們存儲到緩沖區。該任務如下圖所示。

串口任務

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在存儲所需的數據后，函數將自動讀取數據并計算它們以進行預測。

• 測量數據。

傳感器測量測試

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我試圖通過將傳感器放在一個有點塵土飛揚的角落來測試傳感器測量，然后我得到了 PM1.0、PM2.5 和 PM10 值的增量結果。該設備尚未在屋外進行測試。所以傳感器的讀數總是很小。當需要進行戶外測試時，需要用防水/防塵外殼包裹。

• 數據訓練。目前由于缺乏數據集，線性回歸的權重計算不正確。該數據集可以通過室外實測數據獲得。
• 堅固的設計。起初，我打算創建具有 wifi 功能的完整板。但由于缺乏時間來創建和測試 PCB，我無法意識到這一點。看看3D設計。

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1 / 2 ?頂部 PCB

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