項(xiàng)目分享|基于ELF 1S開發(fā)板完成的物聯(lián)網(wǎng)開源項(xiàng)目

ElfBoard作為飛凌嵌入式旗下教育品牌，自成立以來，持續(xù)吸引著各界的矚目，其中也贏得了一些工程師的青睞。今天，就和各位小伙伴分享一位杰出工程師借助ELF 1S開發(fā)板完成的嵌入式物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目，見證智慧與技術(shù)的火花。

關(guān)于這個(gè)項(xiàng)目的思維導(dǎo)圖，如下圖所示：

接下來，將會(huì)從云-網(wǎng)-邊-端的物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)出發(fā)，描述整個(gè)開源項(xiàng)目的開發(fā)過程，整個(gè)開源項(xiàng)目的系統(tǒng)框架，如下圖所示：

1 – 云（涂鴉云服務(wù)器）

開源項(xiàng)目是采用涂鴉云作為云服務(wù)器的，之所以采用涂鴉云，主要是涂鴉的IoT生態(tài)體系很友好，并且對(duì)于初學(xué)者來說涂鴉云的學(xué)習(xí)門檻和接入門檻是比較低的，無需企業(yè)賬號(hào)，無需太高的設(shè)備購買費(fèi)用，即可接入涂鴉云。

ELF 1S開發(fā)板邊緣中控是通過Tuya Link SDK接入云服務(wù)器的，這個(gè)SDK采用標(biāo)準(zhǔn)的C語言進(jìn)行編寫，移植的時(shí)候非常方便，具體可以參考官方提供的移植文檔。

在涂鴉云服務(wù)器上建立好產(chǎn)品，完成功能定義，完成設(shè)備交互面板設(shè)計(jì)，移植完Tuya Link SDK，等一系列操作后，就可以讓ELF 1S開發(fā)板具備接入云服務(wù)器的能力。

產(chǎn)品建成后，具體的功能定義如下圖所示：

2 – 網(wǎng)（Wi-Fi無線連接）

要讓ELF 1S開發(fā)板接入云服務(wù)器，就要先讓開發(fā)板的硬件具備連接互聯(lián)網(wǎng)的能力，接入互聯(lián)網(wǎng)的方式有：4G網(wǎng)絡(luò)，Wi-Fi無線連接，RJ45有線網(wǎng)絡(luò)連接，這幾種方式都可以選用，由于ELF 1S開發(fā)板默認(rèn)板載了一個(gè)RTL8723DU1 無線Wi-Fi模塊，因此，本項(xiàng)目選用Wi-Fi無線連接方式，讓開發(fā)板接入互聯(lián)網(wǎng)。

十分方便的是，ElfBoard官方已經(jīng)提供了一個(gè)聯(lián)網(wǎng)腳本，elf1_cmd_wifi.sh，應(yīng)用程序開發(fā)工程師可以很方便地調(diào)用這個(gè)腳本進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)鏈接，對(duì)于使用嵌入式Linux+Qt開發(fā)的應(yīng)用程序，ElfBoard官方也提供了參考例程，程序開發(fā)的時(shí)候直接參考使用即可。

本項(xiàng)目關(guān)于Wi-Fi聯(lián)網(wǎng)的部分參考代碼，如下圖所示：

3 – 邊（ELF 1S開發(fā)板中控）

邊緣計(jì)算設(shè)備（邊緣中控）采用ELF 1S開發(fā)板進(jìn)行設(shè)計(jì)，運(yùn)行嵌入式Linux操作系統(tǒng)，采用Qt進(jìn)行UI界面開發(fā)，應(yīng)用程序采用C/C++語言進(jìn)行編寫。

邊緣計(jì)算設(shè)備（邊緣中控）通過一個(gè)USB無線擴(kuò)展模塊，與端側(cè)設(shè)備進(jìn)行無線通信。

USB無線擴(kuò)展模塊支持AT指令集，支持從機(jī)設(shè)備管理，支持控制命令透?jìng)?，等等。感興趣的小伙伴還可以修改這個(gè)擴(kuò)展模塊的固件（代碼已開源），讓其擴(kuò)展更多創(chuàng)意的功能。

整個(gè)邊緣計(jì)算設(shè)備的Qt應(yīng)用程序，共提供了5個(gè)應(yīng)用界面，初學(xué)者可以在這5個(gè)應(yīng)用程序界面，自由擴(kuò)展自己的創(chuàng)意想法，以下是這5個(gè)應(yīng)用界面的功能介紹。

界面1是一個(gè)電器控制界面，通過這個(gè)界面，可以對(duì)端側(cè)的電器設(shè)備進(jìn)行無線控制，比如RGB三色燈的開關(guān)和亮度調(diào)節(jié)，燈光總開關(guān)的控制，遠(yuǎn)程繼電器開關(guān)的控制，等等。當(dāng)端側(cè)無線設(shè)備有按鍵事件觸發(fā)的時(shí)候，可以即時(shí)把按鍵值通過無線方式上報(bào)到邊緣中控設(shè)備，并把按鍵事件在信息窗口進(jìn)行顯示。

界面2是一個(gè)環(huán)境監(jiān)測(cè)界面，在這個(gè)界面，可以把開發(fā)板上面的溫濕度傳感器數(shù)據(jù)（客廳是實(shí)際值，臥室是模擬值）和環(huán)境亮度數(shù)據(jù)在界面上面實(shí)時(shí)顯示出來，這個(gè)界面還可以擴(kuò)展到土壤數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，空氣顆粒物監(jiān)測(cè)，環(huán)境噪聲監(jiān)測(cè)，等等。

界面3是一個(gè)云服務(wù)器連接界面，通過【連接涂鴉云】按鈕，把邊緣中控ELF 1S開發(fā)板接入涂鴉云服務(wù)器，然后通過手機(jī)端【智能生活A(yù)PP】掃描二維碼，即可完成手機(jī)APP與設(shè)備的綁定操作，并且在信息窗口顯示連接狀態(tài)，手機(jī)APP通過云端轉(zhuǎn)發(fā)的控制指令，也可以實(shí)時(shí)在信息窗口進(jìn)行顯示。

ELF 1S開發(fā)板邊緣中控還可以把手機(jī)APP的控制指令轉(zhuǎn)發(fā)到無線端側(cè)設(shè)備執(zhí)行，也可以把環(huán)境監(jiān)測(cè)里面的傳感器數(shù)據(jù)，上報(bào)到云服務(wù)器，然后在手機(jī)APP界面進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。

界面4是一個(gè)有線網(wǎng)絡(luò)界面，這個(gè)界面實(shí)現(xiàn)了一個(gè)遠(yuǎn)程抄寫電表數(shù)據(jù)的功能，通過RS485總線和Modbus-RTU軟件協(xié)議，讓ELF 1S開發(fā)板邊緣中控連接一個(gè)虛擬電表，虛擬電表的用電數(shù)據(jù)不斷更新（模擬用電過程），然后實(shí)現(xiàn)電表數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)讀取，并在信息窗口進(jìn)行顯示。

界面5是ELF 1S開發(fā)板邊緣中控的參數(shù)設(shè)置界面，在這個(gè)界面里面，可以對(duì)開發(fā)板邊緣中控本身進(jìn)行程序升級(jí)（未完成），同步網(wǎng)絡(luò)時(shí)間，設(shè)置USB無線模塊，端側(cè)從機(jī)掃描，以及重置USB無線模塊，開發(fā)者還可以在這個(gè)界面擴(kuò)展更多有趣好玩的參數(shù)配置功能。

4 – 端（采集與執(zhí)行設(shè)備）

端側(cè)設(shè)備主要是以下三種類型的設(shè)備：支持Modbus-RTU協(xié)議的有線從機(jī)設(shè)備，具備2.4GHz/433MHz無線通信功能的網(wǎng)絡(luò)模塊，以及手機(jī)APP應(yīng)用程序。

關(guān)于Modbus-RTU的有線從機(jī)設(shè)備，可以使用電腦端的Modbus-Slave軟件進(jìn)行虛擬，Modbus-Slave軟件是一款精美小巧的Modbus-RTU從機(jī)調(diào)試軟件，使用它可以虛擬出任何支持Modbus協(xié)議的從機(jī)設(shè)備，具體軟件界面如下圖所示：

關(guān)于無線網(wǎng)絡(luò)模塊，它支持繼電器開關(guān)、RGB三色燈、按鍵事件等功能，具體可以參考文章最下方的資料文檔《key_rgb_relay_board硬件說明文檔.pdf》。

除了以上兩種端側(cè)設(shè)備之外，手機(jī)APP應(yīng)用程序，也是屬于端側(cè)顯示設(shè)備。手機(jī)APP應(yīng)用是通過涂鴉云的間接轉(zhuǎn)發(fā)方式，與ELF 1S開發(fā)板邊緣中控進(jìn)行端對(duì)端通信的，開發(fā)板邊緣中控可以轉(zhuǎn)發(fā)手機(jī)APP的控制指令到無線網(wǎng)絡(luò)模塊，以及接收邊緣中控上報(bào)的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

整個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)開源到Gitee，歡迎各位嵌入式初學(xué)者或愛好者進(jìn)行 Fork 和 Star ，項(xiàng)目的開源地址：

https://gitee.com/embediot/elfboard-iot-project

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