1、项目概述

本项目是一个定制项目，要求采集大气的压力、温度、湿度、PM25、位置等数据并上传到指定的后台服务器。但有时候因为没有条件或因为各种原因不能联网，则采用本地保存的方式，本地保存我们决定使用SD卡来实现。除此外，为了实现显式需求，还需要配套一些东西来实现隐式的需求，如实时时钟记录，上传联网方式的选择等。

2、硬件设计

本项目涉及到的硬件并不复杂，我们对其中几个实用比较多的电路做一个说明。首先说一下串口通讯电路，在本项目中激光PM25传感器、气体质量流量控制器、SD读卡器等都是使用串口来实现通讯，所以我们采用如下的串口电路设计：

该方式即可支持RS232，也可实现RS485，当然简单的TTL也没问题，只需要根据自己的不同需求焊接不同的元器件就可实现。

接下来我们说一说PWM控制电路，其实用的是计时器来实现，由于电机需要12V-24V的电源，所以我们外加一部分电路来实现电机的驱动，而PWM信号则有MCU产生，并能够通过电路提升电压。

最后我们说一下联网部分，联网有多种方式，有线连接、wifi连接都支持，首先说一说wifi，我们使用了ESP8266来实现这一需求，之所以选择ESP8266是因为软硬件实现都比较简单，而且我们对通讯的要求并不十分高，因为10m秒钟记录一个数据就好了，所以成本就是主要理由了。

至于有线我们使用W5500来实现，在以前的文章中已经多次说明过，这一次就不再重复了。

3、软件设计

接下来我们说一说软件的设计，软件的设计较硬件要繁杂的多，我们选取其中一部分前面没有说明过的做一些说明。首先我们说一下PWM控制，每台采集站有2路进气，所以我们需要控制两个气泵，以及2路的PWM，每路可以单独控制，在试验时我们使用50%的占空比。

void PWM_Configuration(void)
{//计算初始化的频率和占空比TimerPeriod = PWMTimePeriod;//计算用于设置ARR寄存器的值使产生信号的频率为17.57 KhzPWM1Pulse = (uint16_t) (((uint32_t) 5 * (TimerPeriod - 1)) / 10);//计算CCR1寄存器的值在通道1和1N产生50%占空比，用于TIM1PWM2Pulse = (uint16_t) (((uint32_t) 5 * (TimerPeriod - 1)) / 10);//计算CCR1寄存器的值在通道1和1N产生50%占空比，用于TIM8PWM_InitProcess(TIM1,TimerPeriod,PWM1Pulse);
}

其次我们说一说I2C控制，有好几路传感器都使用的是I2C数据通讯来实现，我们在这里我们只说两个基本的I2C操作函数，一个是下发命令，一个是读取数据。所有的操作都可以通过调用这两个函数来实现。

/*向I2C从站下发指令，指令格式均为1个字节*/
void SendCommandToI2CSlave(I2C_TypeDef* I2Cx,uint8_t deviceAddress,uint8_t command)
{uint16_t i2cTimeout=TimeoutPeriod;/*产生I2C起始信号*/I2C_GenerateSTART(I2C2, ENABLE);/*检测 EV5 事件并清除标志*/while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT)){if ((i2cTimeout--) == 0) return ;}/*发送I2C从站的地址*/I2C_Send7bitAddress(I2Cx,deviceAddress,I2C_Direction_Transmitter);i2cTimeout=TimeoutPeriod;/*检测 EV6 事件并清除标志*/while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED)){if ((i2cTimeout--) == 0) return ;}/*下发操作命令*/I2C_SendData(I2Cx, command);i2cTimeout=TimeoutPeriod;/*检测 EV8 事件并清除标志*/while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED)){if ((i2cTimeout--) == 0) return ;}/* 产生I2C停止信号 */I2C_GenerateSTOP(I2Cx, ENABLE);
}/*从I2C从站读取多个字节数据的值*/
void GetBytesFromI2CSlave(I2C_TypeDef* I2Cx,uint8_t deviceAddress,uint8_t *pData,uint16_t bytesNum)
{uint16_t i2cTimeout=TimeoutPeriod;/*如果I2C总线忙，则等待一段时间*/while (I2C_GetFlagStatus(I2Cx, I2C_FLAG_BUSY)){if ((i2cTimeout--) == 0) return ;}/* 产生 I2C 起始信号 */I2C_GenerateSTART(I2Cx, ENABLE);/*检测 EV5 事件并清除标志*/while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT)){if ((i2cTimeout--) == 0) return ;}/*发送I2C从站的地址*/I2C_Send7bitAddress(I2Cx,deviceAddress+1,I2C_Direction_Receiver);i2cTimeout=TimeoutPeriod;/*检测 EV6 事件并清除标志*/while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED)){if ((i2cTimeout--) == 0) return ;}while(bytesNum){if(bytesNum==1){I2C_AcknowledgeConfig(I2Cx, DISABLE);//关闭应答I2C_GenerateSTOP(I2Cx, ENABLE);//停止信号}i2cTimeout=TimeoutPeriod;/*检测 EV7 事件并清除标志*/while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED)){if ((i2cTimeout--) == 0) return ;}/*通过 I2C，从设备中读取一个字节的数据 */*pData=I2C_ReceiveData(I2Cx);pData++;bytesNum--;}/*使能应答，方便下一次 I2C 传输*/I2C_AcknowledgeConfig(I2Cx, ENABLE);
}

接下来我们看看将数据存储到本地SD卡的操作过程，数据保留2位小数，并且采用4舍5入处理。

//将数据写入到SD卡
void WriteDataToSDCard(void)
{//将数据写入SD卡saveData[0]=((int16_t)(tempProcessValue*100+0.5))/100.0;//温度测量值saveData[1]=((int16_t)(presProcessValue*100+0.5))/100.0;//压力测量值saveData[2]=((int16_t)(flowProcessValue1*100+0.5))/100.0;//流量计1的标况流量saveData[3]=flowTatolVolume1;//流量计1的工况累计流量saveData[4]=flowStdTatolVolume1;//流量计1的标况累计流量saveData[5]=((int16_t)(flowProcessValue2*100+0.5))/100.0;//流量计2的标况流量saveData[6]=flowTatolVolume2;//流量计2的工况累计流量saveData[7]=flowStdTatolVolume2;//流量计2的标况累计流量saveDate[0]=systemYear;saveDate[1]=systemMonth;saveDate[2]=systemDate;saveDate[3]=systemHour;saveDate[4]=systemMinute;saveDate[5]=systemSecond;    SDCardFileOperation();
}