基于 正点原子 IMX6U 开发板 和 ElfBoard ELF 1 开发板 完成。
IMX6U 开发板模拟智能家居中的主控面板,UI 设计采用开源的 LVGL,实时刷新显示时间、天气、室内空气质量、温湿度等信息,实现对家居设备电灯、窗帘、通风扇的控制,天气数据来自于心知天气,使用 cJSON 对天气数据进行解析。
ELF 1 开发板模拟终端设备,三个 LED 分别代表电灯、窗帘、通风扇,电位器(ADC)模拟室内空气质量检测器,温湿度传感器则用来检测环境中的温湿度。
关于 ELF 1 开发板的详细介绍可以阅读 ELF 1 开箱初体验。
IMX6U 和 ELF 1 两者通过以太网实现数据交互,均基于 Linux 系统开发,两个开发板的资源使用情况总体如下所示:
- IMX6U 开发板:5inch RGB ×ばつ480 显示屏、以太网口
- ELF 1 开发板:3 个 LED、电位器(ADC)、温湿度传感器、以太网口
本仓库开源了 IMX6U 的工程源码,它以 LVGL 的 Linux 移植工程 lvgl_demo 为基础。
工程源码结构如下所示:
lvgl_demo
├── app # 应用源码
| ├── cJSON # cJSON 解析器
| ├── protocol # 自定义通信协议
| ├── socket # socket 源码
| ├── application.c # 主要应用
| ├── button.c # 按键应用
| ├── def.h # 一些定义
| └── weather.c # 天气应用
├── lv_drivers # LVGL 驱动源码
├── lvgl # LVGL 源码
├── ui # UI 设计源码
├── lv_conf.h # LVGL 库配置文件
├── lv_drv_conf.h # LVGL 驱动配置文件
├── main.c # main.c 文件
├── Makefile # Makefile 文件
└── README.md # README 文件
关于 LVGL 的 Linux 移植可以参考阅读 嵌入式 Linux 下的 LVGL 移植。
关于 UI 设计可以参考阅读 基于 LVGL 使用 SquareLine Studio 快速设计 UI 界面。
IMX6U 和 ELF 1 数据交互通过 socket 接口实现,基于 TCP 协议。
IMX6U 创建服务端及接受 ELF 1 客户端连接实现如下所示:
// 创建服务端 server_fd = server_init_socket(); // 接受客户端连接 client_fd = server_accept_client(server_fd);
相关源码实现在 socket 文件夹中,可以参考阅读:
通信协议采用了一个简洁实用的基于字节的自定义兼容性通信协议 Protocol。
开源仓库地址:https://github.com/alphazcc/protocol
以按键控制 LED 为例,实现数据打包、发送功能如下所示:
static void led_ryg_turn(int cmd, int code) { msg_frame_t led_msg_frame; led_msg_frame.type = LED_RYG; led_msg_frame.cmd = cmd; led_msg_frame.code = code; led_msg_frame.datalen = 0; msg_buf_t *_msg_buf = pkg_frame(&led_msg_frame); server_send_data(client_fd, (char *)_msg_buf->buf_ptr, _msg_buf->buf_size); }
以接收室内空气质量数据(ADC 数据)为例,关于数据接收、解析功能如下所示:
static int ctrl_dev_adc(msg_frame_t *_msg_pack) { // 获取 ADC 原始数据 uint16_t adc_raw = (uint16_t)(_msg_pack->data[0] << 8) + _msg_pack->data[1]; // 更新显示等... return 0; } static int ctrl_cmd_func(const msg_pkg_t *_msg_pkg) { switch(_msg_pkg->pkg->type) { case ADC: ctrl_dev_adc(_msg_pkg->pkg); break; // 其他设备等... } return 0; } static void *recv_thread(void *arg) { while(1) { if(server_receive_data(client_fd, (char *)recv_msg_buf->buf_ptr, (ssize_t *)&recv_msg_buf->buf_size) == 0) { msg_pkg_t *_msg_pkg = unpkg_frame(recv_msg_buf->buf_ptr, recv_msg_buf->buf_size); ctrl_cmd_func(_msg_pkg); } } return NULL; } /* 数据接收线程创建 */ pthread_create(&recv_thread_id, NULL, recv_thread, NULL);
天气数据由心知天气提供,心知天气通过标准的 Restful API 接口,提供标准化的数据访问,无论是 APP、智能硬件还是企业级系统都可以轻松接入心知的精细化天气数据。
在心知天气注册、登录,申请免费版即可满足使用要求,获取 API KEY。
心知天气官网:https://www.seniverse.com
通过创建本地客户端,向心知天气服务端发送请求包,即可获取天气数据。
实现天气数据获取、解析、UI 更新等功能流程如下所示:
int weather_init(void) { /* 创建客户端 */ client_fd = client_init_socket(); /* 组合请求包 */ sprintf(buffer, REQUEST_PKG, DAILY, API_KEY, WUHAN); /* 向心知天气服务端发送请求 */ client_send_data(client_fd, buffer, strlen(buffer)); /* 清空缓存准备接收天气数据 */ memset(buffer, 0, sizeof(buffer)); /* 接收天气数据 JSON 格式 */ client_receive_data(client_fd, buffer, &json_size); /* 解析天气数据到 weather_daily 中 */ cJSON_Parse_Weather_Daily(buffer, &weather_daily); /* 打印天气信息 */ weather_show_data(&weather_daily); /* 更新天气显示 */ weather_update_ui(&weather_daily); /* 关闭客户端 */ client_close_socket(client_fd); return 0; }
关于对 JSON 格式的天气数据解析,使用了一个开源的、C 语言编写的超轻量级 JSON 解析器 cJSON。
开源仓库地址:https://github.com/DaveGamble/cJSON
文中源码为便于阅读进行了格式修改及源码简化,旨在说明功能实现逻辑及方式,建议下载仓库完整源码分析阅读。
ELF 1 开发板数据采集采用文件操作方式实现,关于客户端创建、数据打包、发送、接收、解析等功能实现与 IMX6U 相关功能实现类似,便不开源了,小伙伴们可以自行设计。
本项目并不难,项目内容更多倾向于 Linux 应用开发,欢迎小伙伴们复现!