INET圖3-2 STM32F103RCT6實(shí)物圖該芯片由意法半導(dǎo)體公司基于ARM公司Cortex-M3內(nèi)核架構(gòu)設(shè)計(jì)制造，采用32位硬件尋址總線，最高時(shí)鐘頻率為72MHz。核心工作電壓為1.8V，外設(shè)工作電壓為3.3V，運(yùn)行內(nèi)存為48kb，只讀內(nèi)存為256kb。它擁有豐富的硬件時(shí)鐘樹和各種定時(shí)器資源，包括高級(jí)定時(shí)器、通用定時(shí)器和基本定時(shí)器。而且基本上每個(gè)引腳都有硬件中斷，5個(gè)串口資源，3個(gè)SPI,2個(gè)IIC2,1個(gè)CAN總線，1個(gè)USB1，通過硬件ADC/DAC有一個(gè)12位的DMA控制器，所以信號(hào)轉(zhuǎn)換不再需要這種芯片。如果采樣精度不太高，芯片內(nèi)部有三種低功耗模式，即休眠、待機(jī)和關(guān)機(jī)模式。該芯片的封裝形式如下。STM32芯片的控制無非是根據(jù)官方芯片手冊(cè)配置各種寄存器。系統(tǒng)選用的芯片有51個(gè)IO引腳，每個(gè)引腳都有自己的功能和職責(zé)，通過寄存器和數(shù)據(jù)總線與主控核心通信。下面介紹IO端口寄存器配置方式，直接通過軟件實(shí)現(xiàn)寄存器操作。所謂最小系統(tǒng)是指系統(tǒng)正常運(yùn)行所需的最小電路單元。系統(tǒng)可以正常運(yùn)行，必須有時(shí)鐘心跳，就像人類的心臟一樣。在這里,一個(gè)諧振電路組成的8兆赫和32.768khz石英晶體管和陶瓷電容器,8mhz的外部高速時(shí)鐘輸入,即時(shí)鐘芯片主要道路的供應(yīng),和32.768khz的外部低速時(shí)鐘輸入,主要用于準(zhǔn)確的時(shí)機(jī);單片機(jī)最小系統(tǒng)還包括復(fù)位電路，采用按鍵低電平復(fù)位的方式;單片機(jī)外設(shè)工作電壓為3.3V，并包含濾波穩(wěn)壓電源電路。芯片的正常運(yùn)行依賴于驅(qū)動(dòng)軟件，即下載界面的代碼。此處采用SWD下載調(diào)試模式。綜上所述，STM32單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路包括晶體振蕩器時(shí)鐘源電路、復(fù)位電路、濾波穩(wěn)壓電源電路和下載調(diào)試接口電路。STM32最小系統(tǒng)由四部分組成:電源電路、復(fù)位電路、晶體振蕩器電路和下載電路。電源電路:VDD為數(shù)字電源正極，VSS為負(fù)極。VDDA表示模擬電源的正極，VSSA表示模擬電源的負(fù)極。VREF+為基準(zhǔn)電壓輸入引腳的正極，VREF-為對(duì)應(yīng)的負(fù)極。ADC和DAC分別負(fù)責(zé)模擬到數(shù)字和數(shù)字到模擬的轉(zhuǎn)換。復(fù)位電路:STM32復(fù)位管腳復(fù)位到低電平，正常工作時(shí)復(fù)位管腳處于高電平狀態(tài)。晶體振蕩器電路:STM32有兩套晶體振蕩器，分別提供給單片機(jī)的主時(shí)鐘和RTC的時(shí)鐘。下載電路:STM32有兩個(gè)引腳BOOT0和BOOT1。兩個(gè)引腳的高低電平控制STM32單片機(jī)的啟動(dòng)方式。具體原理圖見3-3。圖3-3 STM32F103C8T6單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖3.2.2Wi-Fi模塊設(shè)計(jì)Wi-Fi模組ESP8266是一款工業(yè)級(jí)一體化802.11b/g/n模組，實(shí)現(xiàn)TTL串口、WIFI無線網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)口雙向透明傳輸。傳統(tǒng)的串口設(shè)備或MCU控制設(shè)備利用WIFI模塊可以快速接入WIFI無線網(wǎng)絡(luò)。該模塊支持RTS/CTS流控制，當(dāng)通過串口傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，或者與單片機(jī)進(jìn)行通信時(shí)，由于兩端的處理速度不同，出現(xiàn)接收端的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)已滿，而發(fā)送端依然在發(fā)送數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)丟失。流控制可以解決這種數(shù)據(jù)丟失的問題。該模塊串口通信接入STM32單片機(jī)，使用的是串口3，波特率115200，實(shí)現(xiàn)WIFI數(shù)據(jù)包的雙向透明轉(zhuǎn)發(fā)，模塊內(nèi)部完成協(xié)議轉(zhuǎn)換，通過該模塊，客戶可以將物理設(shè)備連接到Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)上，從而實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的控制與管理。Wi-Fi模塊電路圖如圖3-4所示。圖3-4ESP8266接口電路圖3.2.3濕度采樣模塊設(shè)計(jì)土壤濕度傳感器模塊能感應(yīng)濕度的變化值，AO輸出通過STM32PA4ADC接口進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，根據(jù)單總線通信協(xié)議，總線上的所有傳輸過程都是以初始化開始的，主機(jī)響應(yīng)應(yīng)答脈沖，應(yīng)答脈沖使主機(jī)知道，以產(chǎn)生低電平應(yīng)答脈沖，若為低電平，再延時(shí)480us。圖3-5土壤傳感器接口電路原理圖3.2.4水泵驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)本系統(tǒng)通過繼電器模塊對(duì)水泵電機(jī)發(fā)出工作信號(hào)，因此，STM32單片機(jī)的PC12引腳連接三極管的基極，VCC連接集電極，發(fā)射極與LED連接。當(dāng)引腳電平為低的時(shí)候三極管導(dǎo)通，繼電器線圈得電，觸點(diǎn)閉合，執(zhí)行放水澆花動(dòng)作。水泵驅(qū)動(dòng)電路圖如圖3-6所示圖3-6 繼電器開關(guān)電路圖3.2.5光照檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)本系統(tǒng)選擇光敏電阻作為檢測(cè)光照的器件，在模塊電路中，通過串聯(lián)一個(gè)電阻實(shí)現(xiàn)光敏電阻的分壓，電阻為分壓電阻，同時(shí)也保護(hù)光敏電阻。光敏電阻輸出數(shù)據(jù)是模擬量，通過單片機(jī)ADC轉(zhuǎn)成數(shù)字量輸入主控芯片計(jì)算處理。在本設(shè)計(jì)中，模塊引腳AO直接與單片機(jī)PA5口相連，引腳1連接VCC3.3V電源供電，引腳2與GND相接。舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電路圖如圖3-7所示。圖3-7 光照強(qiáng)度檢測(cè)模塊電路圖3.2.6LCD液晶顯示模塊設(shè)計(jì)LCD液晶顯示電路如電路圖所示，模塊8080并行通信口接入單片機(jī)PE組IO口，DC5V供電，使能腳接入PB0引腳，讀寫引腳接入單片機(jī)PB2口，RS復(fù)位腳接入單片機(jī)PB13口，液晶電路VEE口接一滑動(dòng)變阻器，目的是為調(diào)節(jié)LCD的顯示分辨率。系統(tǒng)中采用LCD作為顯示器件輸出信息。在本電路中電位器可以調(diào)節(jié)液晶顯示的對(duì)比度即清晰度。其具體電路原理圖如下圖所示。圖3-8 LCD液晶顯示電路原理圖3.3本章小結(jié)本章主要介紹智能花盆控制系統(tǒng)的整體硬件框架設(shè)計(jì)以及具體元器件的選型，根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)搭建各模塊電路，并繪制出模塊電路圖，最后整合成整體的原理圖，硬件架構(gòu)的設(shè)計(jì)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的根基，這里根據(jù)自身所學(xué)的知識(shí)加以以前的項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合各模塊的芯片手冊(cè)以及優(yōu)秀的電路設(shè)計(jì)，還介紹了各模塊的使用原理等，為后面的軟件設(shè)計(jì)奠定基調(diào)。第4章軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)嵌入式開發(fā)領(lǐng)域底層硬件的編程語言一般是匯編、C或C++,縱觀語言發(fā)展史，從最初的貝爾實(shí)驗(yàn)室成立，一步步衍生了近200種程序語言，像主流的JAVA、PYTHON、GO等，很多語言其實(shí)是另一種語言的變體。C作為繼匯編語言后的一大語種，程序設(shè)計(jì)方式不再那么繁瑣，C發(fā)展歷史悠久，很多大型的底層的軟件都用C編寫，一來是底層編譯效率高，二來是有豐富的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法。本系統(tǒng)軟件因?yàn)樯婕爸苯硬僮鲉纹瑱C(jī)寄存器，固C語言是作為首先，匯編語言存在移植效率差、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)臃腫的缺陷，因此不適合有業(yè)務(wù)邏輯應(yīng)用的開發(fā)工具，基于機(jī)器語言發(fā)展的前身，C語言既可以直接操作硬件，且設(shè)計(jì)模式高效，固選擇C語言開發(fā)本次項(xiàng)目。4.1軟件開發(fā)平臺(tái)4.1.1AltiumDesigner16繪圖軟件如今，有很多軟件繪制電路原理圖，如：Protel，AltiumDesigner，Cadence等，這些軟件各有各的特點(diǎn)，選擇合適的軟件繪制可以提高系統(tǒng)開發(fā)的效率，最后經(jīng)過比對(duì)分析，選擇了AltiumDesigner16。AltiumDesigner16是一個(gè)比較適合初學(xué)者使用的繪圖軟件，不但集成了Protel繪圖軟件的優(yōu)點(diǎn)，可以繪制電路圖和電路仿真，可以制作PCB，AltiumDesigner16是一套完整的板卡級(jí)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，真正地實(shí)現(xiàn)了在單個(gè)應(yīng)用程序中的集成。該設(shè)計(jì)系統(tǒng)的目的就是為了支持整個(gè)設(shè)計(jì)過程。AltiumDesigner16PCB線路圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)完全利用了WindowsXP平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，具有改進(jìn)的穩(wěn)定性、增強(qiáng)的圖形功能和超強(qiáng)的用戶界面，設(shè)計(jì)者可以選擇最適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)途徑以最優(yōu)化的方式工作。圖4-1AltiumDesigner10操作界面4.1.2MDK編譯軟件STM32單片機(jī)的開發(fā)，不僅需要硬件技術(shù)的支持，還需要軟件技術(shù)的支持。作為微處理器，芯片微處理器只能通過指令識(shí)別機(jī)器碼和實(shí)現(xiàn)硬件功能。對(duì)于單片機(jī)的早期開發(fā)，代碼是用匯編語言編寫的，代碼相對(duì)簡(jiǎn)單快捷，但代碼非常易讀，所以現(xiàn)在單片機(jī)的開發(fā)已經(jīng)用到了C語言等高級(jí)語言中。C語言是高效且易于維護(hù)，這是單片機(jī)初學(xué)者的不錯(cuò)選擇。一旦有了編程語言，需要一個(gè)編譯器將代碼轉(zhuǎn)換成機(jī)器碼，本設(shè)計(jì)就用MDK5包含這個(gè)編譯器。所以MDK是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，本設(shè)計(jì)使用MDK5作為集成開發(fā)環(huán)境。圖4-2MDK5組成4.2系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)4.1.1系統(tǒng)總體流程圖單片機(jī)系統(tǒng)編程總的來說包括裸機(jī)前后臺(tái)搭建方式和RTOS內(nèi)核移植編程方式，由于此次軟件業(yè)務(wù)邏輯不是很龐大，固采用裸機(jī)應(yīng)用方式。裸機(jī)的前后臺(tái)搭建即是用子函數(shù)封裝一個(gè)個(gè)線程體，在主循環(huán)函數(shù)實(shí)現(xiàn)線程函數(shù)遞歸調(diào)度，前臺(tái)相當(dāng)于中斷，后臺(tái)即為響應(yīng)，而RTOS系統(tǒng)編程其實(shí)是利用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)作為載體，像UCOS等，這些像空閑、系統(tǒng)任務(wù)等都被封裝成API，開發(fā)者根據(jù)需求直接調(diào)度就可以。本系統(tǒng)軟件包括了驅(qū)動(dòng)軟件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)事務(wù)邏輯設(shè)計(jì)，首先寫好每個(gè)模塊的驅(qū)動(dòng)軟件，這里包括ESP8266Wi-Fi模塊串口通信的驅(qū)動(dòng)、LCD顯示的驅(qū)動(dòng)、濕度傳感器采樣的ADC驅(qū)動(dòng)、光敏電阻光強(qiáng)采樣的驅(qū)動(dòng)、繼電器開關(guān)控制的驅(qū)動(dòng)。根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)的芯片時(shí)序圖，在哪一時(shí)刻需要拉高電平，拉高多長時(shí)間，下降沿的時(shí)序又是怎樣的，等等這些理論，綜合起來完成驅(qū)動(dòng)的開發(fā)。感知層傳感器的驅(qū)動(dòng)軟件設(shè)計(jì)首先是初始化芯片時(shí)鐘，void封裝一個(gè)數(shù)據(jù)函數(shù)，定義傳值移位變量，拉低片選使能腳，for循環(huán)寫入10位有效數(shù)據(jù)，取出最高位寫入數(shù)據(jù)，當(dāng)檢測(cè)到寫數(shù)據(jù)停止位時(shí)，拉高片選使能腳，關(guān)閉數(shù)據(jù)傳送，這款芯片是上升沿開啟數(shù)據(jù)讀寫的。按鍵驅(qū)動(dòng)的邏輯就是高低平使能中斷，單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)掃描服務(wù)程序，當(dāng)觸發(fā)按鍵時(shí)，中斷捕獲觸發(fā)信號(hào)。系統(tǒng)業(yè)務(wù)軟件邏輯流程設(shè)計(jì)是首先進(jìn)行單片機(jī)所有外設(shè)初始化操作，包括單片機(jī)時(shí)鐘、相應(yīng)模塊芯片、LCD并進(jìn)行清零操作，進(jìn)入voidmain主函數(shù)循環(huán)體，實(shí)時(shí)監(jiān)聽系統(tǒng)中斷，掃描按鍵是否按下，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，判斷是哪種信號(hào)功能按鍵，對(duì)應(yīng)調(diào)度驅(qū)動(dòng)事件，在設(shè)置響應(yīng)時(shí)加限值判斷，判斷是否達(dá)到電壓輸出閾值，最終判斷輸出是否滿足要求，整個(gè)系統(tǒng)就是這么一個(gè)前臺(tái)編程、后臺(tái)調(diào)度的操作，基于高內(nèi)聚低耦合設(shè)計(jì)模式，完成軟件需求。系統(tǒng)總體流程圖如圖4-1所示。圖4-1總體設(shè)計(jì)流程圖4.1.2LCD液晶子程序設(shè)計(jì)LCD子程序流程圖如圖4-2所示。主要步驟是先進(jìn)行硬件初始化，初始化模塊接口及各引腳IO電平，不斷掃描行列坐標(biāo)，液晶面板總共能打印兩行，每行16個(gè)字符點(diǎn)，用戶傳參定位坐標(biāo)點(diǎn)，二維XY坐標(biāo)，一旦捕獲到坐標(biāo)數(shù)據(jù)，往對(duì)應(yīng)坐標(biāo)像素填充數(shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)是否顯示完成，是的話結(jié)束掃描。圖4-3液晶顯示流程圖4.1.3濕度檢測(cè)子程序設(shè)計(jì)首先進(jìn)行IO口引腳的初始化，接著進(jìn)入功能函數(shù)體，函數(shù)體首部是把數(shù)據(jù)輸入總線拉低18毫秒，再復(fù)位由上拉電阻電平拉高，這里設(shè)定20微秒延時(shí)，然后判斷數(shù)據(jù)輸出總線是否有響應(yīng)信號(hào)，如果沒有反應(yīng),跳出的子程序，如果有響應(yīng)則返回標(biāo)志位，繼續(xù)執(zhí)行。否否是發(fā)出濕度轉(zhuǎn)換命令寫入寄存器讀濕度前復(fù)位顯示測(cè)濕度點(diǎn)位置復(fù)位開始硬件存在？延時(shí)發(fā)出讀濕度命令寫入寄存器讀入濕度值數(shù)據(jù)返回延時(shí)圖4-3土壤濕度采樣程序流程圖4.3ESP8266串口通信協(xié)議設(shè)計(jì)ESP8266模塊與單片機(jī)的通信接口是串口，波特率115200，二者通信需要設(shè)計(jì)通信協(xié)議。串行端口是異步的（不傳輸時(shí)鐘相關(guān)數(shù)據(jù)），兩個(gè)設(shè)備在使用串口通信時(shí)，必須先約定一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸速率，并且這兩個(gè)設(shè)備各自的時(shí)鐘頻率必須與這個(gè)速率保持相近，某一方的時(shí)鐘頻率相差很大都會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸混亂，工作原理是將傳輸數(shù)據(jù)的每個(gè)字符一位接一位地傳輸。起始位：先發(fā)出一個(gè)邏輯”0”的信號(hào)，表示傳輸字符的開始。資料位：緊接著起始位之后。資料位的個(gè)數(shù)可以是4、5、6、7、8等，構(gòu)成一個(gè)字符。通常采用ASCII碼。從最低位開始傳送，靠時(shí)鐘定位。奇偶校驗(yàn)位：資料位加上這一位后，使得“1”的位數(shù)應(yīng)為偶數(shù)(偶校驗(yàn))或奇數(shù)(奇校驗(yàn))，以此來校驗(yàn)資料傳送的正確性。停止位：它是一個(gè)字符數(shù)據(jù)的結(jié)束標(biāo)志?？梢允?位、1.5位、2位的高電平。由于數(shù)據(jù)是在傳輸線上定時(shí)的，并且每一個(gè)設(shè)備有其自己的時(shí)鐘，很可能在通信中兩臺(tái)設(shè)備間出現(xiàn)了小小的不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸?shù)慕Y(jié)束，并且提供計(jì)算機(jī)校正時(shí)鐘同步的機(jī)會(huì)。適用于停止位的位數(shù)越多，不同時(shí)鐘同步的容忍程度越大，但是數(shù)據(jù)傳輸率同時(shí)也越慢?？臻e位：處于邏輯“1”狀態(tài)，表示當(dāng)前線路上沒有資料傳送。波特率：是衡量資料傳送速率的指標(biāo)。表示每秒鐘傳送的符號(hào)數(shù)（symbol）。一個(gè)符號(hào)代表的信息量（比特?cái)?shù)）與符號(hào)的階數(shù)有關(guān)。例如資料傳送速率為120字符/秒，傳輸使用256階符號(hào)，每個(gè)符號(hào)代表8bit，則波特率就是120baud，比特率是120*8=960bit/s。這兩者的概念很容易搞錯(cuò)。4.4本章小結(jié)本章首先介紹智能花盆系統(tǒng)所需的軟件工具，包括AltiumDesigner16，MDK5編譯器軟件，并對(duì)這些軟件工具的開發(fā)、使用說明、功能模式進(jìn)行了簡(jiǎn)要說明。然后介紹智能花盆系統(tǒng)各個(gè)軟件獨(dú)立模塊的功能，繪制各個(gè)模塊的工作流程圖，根據(jù)每個(gè)模塊的流程圖，綜合設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件流程圖，最后是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)最關(guān)鍵的協(xié)議設(shè)計(jì)--串口通信介紹。第5章系統(tǒng)調(diào)試5.1系統(tǒng)功能性測(cè)試系統(tǒng)調(diào)試的目的是讓整機(jī)功能如預(yù)期設(shè)想跑起來，大方向包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試，所謂硬件調(diào)試就是利用儀器儀表測(cè)量工具，如示波器、邏輯分析儀、萬用表等，主要測(cè)試電路電源是否正常、是否出現(xiàn)短路斷路故障、芯片時(shí)序波形是否正確、是否產(chǎn)生紋波太大的電信號(hào)。所謂軟件調(diào)試就是將代碼下載進(jìn)入單片機(jī)，接單片機(jī)串口進(jìn)入計(jì)算機(jī)，通過上位機(jī)應(yīng)用查看故障點(diǎn)，打印出軟件故障出現(xiàn)位置，一般分析為程序邏輯故障、軟件可靠性測(cè)試、安全接口測(cè)試、業(yè)務(wù)功能有誤。本次設(shè)計(jì)系統(tǒng)調(diào)試整體來說還算比較順利，就是ESP8266WIFI與安卓終端通信那里調(diào)試出現(xiàn)bug，后面分析為程序協(xié)議出錯(cuò)。根據(jù)流程規(guī)則進(jìn)行智能花盆調(diào)試，最終系統(tǒng)功能如預(yù)期需求所設(shè)正常運(yùn)行。系統(tǒng)實(shí)物圖如圖所示5-1所示。系統(tǒng)實(shí)物圖5.2軟件的調(diào)試設(shè)計(jì)中的核心芯片是使用Keil編譯器的STM32微控制器，以及用于編程，調(diào)試和程序下載的設(shè)計(jì)軟件?；趩纹瑱C(jī)的路障提示系統(tǒng)設(shè)計(jì)，整個(gè)程序調(diào)試軟件的設(shè)計(jì)是Keil。Keil用于編寫和調(diào)試程序。使用該軟件時(shí)，我們遇到了一些問題，以及軟件程序的延遲。問題發(fā)生后，不斷修改程序，并查找問題的結(jié)果。這一方面的問題將得到解決。這部分主要是軟件工程建立的圖形介紹。首先，單擊“項(xiàng)目”以設(shè)置軟件的一些目標(biāo)選項(xiàng)，以便可以生成項(xiàng)目，建立工程項(xiàng)目如圖5-2所示。工程項(xiàng)目設(shè)置軟件接口以編譯源程序。發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，它將返回上一級(jí)以更正錯(cuò)誤并重新編譯，直到?jīng)]有錯(cuò)誤為止。需要注意一些設(shè)置，SCM屬性設(shè)置如圖5-3所示。單片機(jī)屬性設(shè)置圖由Keil軟件生成的“X.HEX”文件需要在SCM的屬性設(shè)置中導(dǎo)入。設(shè)置屬性后，按OK編譯項(xiàng)目并調(diào)試代碼。項(xiàng)目成功編譯后，系統(tǒng)將提示生成二進(jìn)制可執(zhí)行文件和HEX文件。STM32MCU與傳統(tǒng)的51MCU相比，下載程序不需要額外的輔助軟件。該程序可以直接通過Keil軟件下載。在本設(shè)計(jì)中，由于IO端口資源有限，因此采用ST-Link中的SW下載方法，ST-Link和STM32單片機(jī)僅需要4條線。這些包括SDIO，CLK，VCC和GND。并且在開發(fā)過程中，Keil軟件可以通過ST-Link在線硬件調(diào)試為STM32微控制器，可以查看每個(gè)寄存器的值并調(diào)試程序的斷點(diǎn)，非常方便。Keil的軟件開發(fā)環(huán)境如圖5-4所示。Keil開發(fā)環(huán)境另外本系統(tǒng)還可以傳輸濕度和光照信息到安卓（Android）平臺(tái)手機(jī)上，ESP8266與之間的通信基于TCP/IP協(xié)議。手機(jī)軟件采用Java語言編程，ESP8266模塊的IP地址為：；端口號(hào)：8086。手機(jī)在連接WiFi模塊后即可接受到單片機(jī)傳來的土壤濕度和光照參數(shù)，目前手機(jī)APP只有展示從單片機(jī)讀取的數(shù)據(jù)的功能。手機(jī)APP界面如圖5-5所示。圖5-5手機(jī)APP界面圖5.3本章小結(jié)本章主要介紹智能花盆系統(tǒng)硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和系統(tǒng)集成調(diào)試，硬件調(diào)試包括對(duì)元器件焊接的短路測(cè)試、供電電源測(cè)試、電源穩(wěn)定性測(cè)試以及硬件調(diào)試的原理介紹、方法和相關(guān)注意事項(xiàng)，軟件調(diào)試包括模塊驅(qū)動(dòng)代碼測(cè)試、自運(yùn)行測(cè)試和與軟件的通訊測(cè)試，系統(tǒng)集成調(diào)試就是智能花盆系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)的功能調(diào)試了，最后結(jié)果是功能滿足需求，運(yùn)行正常。結(jié)論課題需求下來到系統(tǒng)實(shí)物功能調(diào)試完成經(jīng)歷了幾個(gè)月的時(shí)間，以單片機(jī)控制為核心的智能花盆設(shè)計(jì)涉及的知識(shí)點(diǎn)涵蓋硬件、軟件和算法，可謂是一嵌入式綜合工程設(shè)計(jì)，課題秉承“大道至簡(jiǎn)、高內(nèi)聚低耦合”的設(shè)計(jì)理念，拿到課題需求，首先綜合各技術(shù)資料進(jìn)行了需求分析，其中技術(shù)資料包括市面關(guān)于此課題相似產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案，分析完后整理出有用的資源，設(shè)計(jì)硬件方案，包括功能模塊的選型以及單片機(jī)資源的分配、繪制硬件電路以及電路驗(yàn)證仿真，再者設(shè)計(jì)軟件方案，包括根據(jù)可靠的硬件電路驗(yàn)證設(shè)計(jì)軟件驅(qū)動(dòng)，繪制軟件流程圖以及設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件流程，最后用儀器設(shè)備焊接電路，進(jìn)行硬件軟件調(diào)試分析，解決調(diào)試過程出現(xiàn)的問題，整機(jī)功能驗(yàn)證完成后輸出總結(jié)報(bào)告，這些就是系統(tǒng)開發(fā)流程的總結(jié)。智能花盆在生活中應(yīng)用是廣泛的，像市面上很多方案公司做的農(nóng)業(yè)采集網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)器等等，其關(guān)鍵技術(shù)就在于傳感器底層數(shù)據(jù)采集、校驗(yàn)然后上傳到終端進(jìn)行數(shù)據(jù)分析以及圖形化展示。本次設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)開發(fā)的，在設(shè)計(jì)的過程中遇到了很多問題，最典型的一種是ESP8266模組與主控的UART總線通信無法讀數(shù)據(jù)，請(qǐng)求無ACK應(yīng)答，但是能讀到從設(shè)備的ID，這就導(dǎo)致了上下位機(jī)的通信層協(xié)議無法正常承載數(shù)據(jù)包并傳送，最后無數(shù)據(jù)輸出，即使有，也是跳變數(shù)據(jù)，最后經(jīng)過一步步排除，首先從電源供電開始，確保系統(tǒng)電路電源正常，把分析矛頭放到STM32的UART口底層庫配置上，用示波器抓波形分析，最后斷點(diǎn)調(diào)試發(fā)現(xiàn)，串口幀讀寫信號(hào)的程序有bug，重新仔細(xì)查閱芯片手冊(cè)，調(diào)整讀數(shù)據(jù)下降沿時(shí)間，終于解決了此問題。當(dāng)然在開發(fā)的過程中還遇到了像器件虛焊、電容電容選值不對(duì)等的問題，經(jīng)過一層層摸索，最后還是成功把該項(xiàng)目完成。本課題完成心得，相比于以前上課學(xué)的知識(shí)，本次畢設(shè)體現(xiàn)的是理論與實(shí)際相結(jié)合優(yōu)勢(shì)，光會(huì)原理不行，得會(huì)實(shí)際開發(fā)才行，拿到一個(gè)需求要有架構(gòu)思想，通過自己的不懈努力，實(shí)物終于制作完成，且實(shí)物呈現(xiàn)的功能如預(yù)期設(shè)想，后期還會(huì)基于此去升級(jí)優(yōu)化，作為一個(gè)技術(shù)人，深知自己技術(shù)經(jīng)驗(yàn)不足，在踏出大學(xué)校門前會(huì)不斷鞏固自己的技術(shù)水平，為以后做開發(fā)奠定基礎(chǔ)。當(dāng)然，本次設(shè)計(jì)離實(shí)際的市場(chǎng)產(chǎn)品的開發(fā)還相差甚遠(yuǎn)，只是實(shí)現(xiàn)了功能需求而已，性能這塊，沒作驗(yàn)證，而且開發(fā)也沒有標(biāo)準(zhǔn)，所以系統(tǒng)還有待迭代優(yōu)化，為了更好的與市場(chǎng)產(chǎn)品開發(fā)接軌，接下來會(huì)基于本需求重點(diǎn)思考性能點(diǎn)，以用戶的角度去設(shè)計(jì)開發(fā)，以前沿技術(shù)的角度去完善項(xiàng)目?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】潘敏開,黃業(yè)盛,何俊蜓,劉晉勝.一種交互式的物聯(lián)網(wǎng)智能花盆系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科技資訊,2017,15(02):4-6.吳廣趙剛,李小紅,呂向