stm32mp157開發板FS-MP1A是華清遠見自主研發的一款高品質、高性價比的linux+單片機二合一的嵌入式教學級開發板。開發板搭載ST的stm32MP157高性能微處理器，集成2個Cortex-A7核和1個Cortex-M4 核，A7核上可以跑Linux作業系統，M4核上可以跑FreeRTOS、RT-Thread等實時作業系統。開發板搭配仿真器、顯示屏、攝像頭、資源擴展板等豐富的擴展模塊，可拓展物聯網、人工智慧等相關技術學習，還可以拓展豐富的項目實戰，非常貼合企業當下開發需求，是一款嵌入式Linux入門進階必備開發板！

可學習技術：嵌入式Linux應用/系統/驅動開發、ARM裸機開發、qt界面編程、STM32單片機、FreeRTOS、人工智慧機器視覺等。其中ARM Cortex-A7裸機開發課程是華清遠見獨有特色課程，可關注：https://www.bilibili.com/video/BV1Xe4y1i7vm/，持續更新中。

14個Linux+Qt綜合項目案例，6個MP1A物聯網拓展項目

關注公眾號「華清遠見在線實驗室」，回復「mp157項目」，即可領取項目配套文檔及源碼。

Linux+QT綜合項目案例：華清遠見stm32mp157開發板優勢特色部分，包括音樂播放器、智慧家庭、智能工業電錶、智能出行助手、智能貓眼、環境監測、智能安防、智能語音識別等10餘個項目案例，涉及家居、醫療、農業多種應用方向，在案例中使用了多種物聯網和嵌入式技術，包括OT開發、linux應用開發、linux驅動開發、物聯網雲端接入、MQTT協議、json字符串等知識點。

基於Linux+Qt的環境檢測項目

項目功能介紹：

（1）設計有環境監測功能，通過溫濕度、光照傳感器實時採集環境溫度、濕度、光照顯示到 LCD 屏上。

（2）設計有設備控制功能，通過控制觸控螢幕來進行控制 3 個 LED 燈、風扇、蜂鳴器。

（3）設計智能檢測功能，用戶可以根據自己的需求修改智能檢測的閾值，開啟智能檢測後，當環境達到閾值後會啟動設備。比如設置溫度閾值為 28 攝氏度，當環境溫度達到 28 攝氏度時，會自動開啟風扇。設置一級照明為 50lux，二級照明為 30lux，三級照明為 1lux，當光照強度小於 50lux 會開啟一個 led 燈，小於 30lux 會開啟 2 個 led 燈，當光照強度小於 1lux 時，3 個 led 燈會全部開啟。

開發平台：

華清遠見stm32mp157開發板豪華套餐（開發板+仿真器+五寸屏+攝像頭+資源擴展板+tf卡+讀卡器）

項目實戰：

Qt 開發環境搭建

主機開發環境說明

1) 本文檔主要介紹 linux 環境下的 Qt 程序開發；

2) 主機 Qt 版本為 5.14.1；

主機 Qt 環境搭建及使用

Qt Creator 安裝

將 qt-creator-opensource-linux-x86_64-4.10.1.run（Qt 實驗源碼\工具軟體）複製到 ubuntu 主機中，可以採用共享文件夾的方式也可以使用 tfp方式將文件存入家目錄下的 Downloads 目錄。我們需要在終端中賦予安裝程序可執行的權限

我們可以使用圖形化的文件管理器來查看

雙擊「qt-creator-opensource-linux-x86_64-4.10.1.run」圖標運行安裝程序。

出現如下界面：

等待程序驗證完成後點擊「Next」

這裡我們需要登錄或者註冊一個帳號，如果我們之前已經註冊過直接登錄就可以。如果沒有註冊過則需要新註冊有一個帳號後登錄。這裡筆者已經註冊過帳號，所以直接登錄。登錄成功後出現如下界面，點擊 Next

這裡選擇安裝路徑

可以直接默認，Next

這路選擇安裝的組件，直接默認即可

這裡我們需要同意用戶協議

這個界面告訴我們安裝完成後需要占用的空間。點擊」Install」按鈕後開始安裝。

安裝完成後出現如下界面

點擊「Finish」按鈕後將彈出 Qt Creator 主界面

點擊「Cancel」按鈕後即可正常使用

Qt5.14.1 安裝

複製到 qt-opensource-linux-x64-5.14.1.run（Qt 實驗源碼\工具軟體）到 ubuntu 主機中，可以採用共享文件夾的方式也可以使用 tfp 方式將文件存入家目錄下的 Downloads 目錄。進入所在文件夾，先給執行權限

輸入命令

chmod +x ./qt-opensource-linux-x64-5.14.1.run

安裝在命令行輸入

./qt-opensource-linux-x64-5.14.1.run

會有可視化引導安裝，一直 next 就行了

在選擇安裝組件的時候要是不知道選擇那些就全選了大概有 4 個 G 左右

下載 gcc 和 G++

sudo apt-get install gcc g++

下載 cmake

sudo apt-get install cmake

下載連結庫

sudo apt-get install libgl1-mesa-dev libglu1-mesa-dev

Qt Creator 配置

1）配置 GCC

運行 QtCreator 後，依次點擊"Tool"->"Options"，出現選項對話框，在左側點擊"Kits"，右邊選擇"Compilers"標籤。檢查有沒有下圖標註的 C++和 C ，般按上面步驟執行後都會有

點擊右側"Add"按鈕，彈出下拉列表後，選擇"GCC"的"C"

填寫信息如下，"Name"為"Auto-GCC"，"Compiler path"點擊旁邊的"Browse.."按鈕選擇編譯器的路徑，例子中的路徑是「/usr/bin/gcc」

2）配置 G++

點擊右側"Add"按鈕，彈出下拉列表後，選擇"GCC"的"C++"，下面的文本框填寫"Name" 為"Auto-G++"，"Compiler path"點擊旁邊的"Browse.."按鈕選擇編譯器的路徑，例子中的路徑是" /usr/bin/g++"。

填寫完成後，點擊"Apply"。

3）配置 qmake

選擇"Qt Versions"標籤，如果有下面紅框中的文本，可以跳過下面步驟

如果沒有，在右側點擊"Add..."

會彈出 qmake 路徑選擇對話框，這裡以"

/home/linux/Qt5.14.1/5.14.1/gcc_64/bin/qmake"為例子。選擇」qmake」文件後，點擊"Open"按鈕

"Version name"改為" Qt %{Qt:Version} GCC"。然後點擊"Apply"按鈕。

4）配置 Kits

點擊左側"Kits"，右側選擇"Kits"標籤。檢查有沒有下圖紅框選中的文本，如果有可以跳過下面步驟

然後沒有，點擊 Add：

在彈出的對話框中"Name"為"Desktop"，"Device Type"選擇"Desktop"選項, "Sysroot"選擇目標設備的系統目錄，"Compiler"選擇之前配置的名稱"Auto-GCC"和"Auto-G++"，"Qt version"選擇之前配置的名稱"Qt 5.14.1GCC"，其它默認即可，最後點擊"Apply"和"OK"按鈕。

Qt Creator 新建工程

注意：工程路徑最好不要包含中文、特殊字符、空格等。

我們可以新建一個「qt」文件夾，該文件夾用作我們以後存放原始碼。

打開 Qt Creator，在歡迎頁面點擊「New」按鈕，來新建一個工程。

在出現的新建項目窗口中，我們選則「Application」->「Qt Widgets

Application」，然後點擊右下方「Choose…」按鈕，來創建一個桌面 Qt 應用。

我們在這裡設置項目介紹和源碼位置，我們這裡創建一個名為「HelloWorld」的示例項目，設置完成之後點擊 next

直接點擊 next

隨後進行細節設置，主要設置要創建的源碼文件的基本類信息，包括類名等。這裡我們可以根據自己的項目特點進行設置。需要說明的一點就是基類的選擇，這裡基類有 QMainWindow、QWidget、QDialog 三種，它們的不同之處如下：

QMainWindow 類提供一個帶有菜單條，工具條和一個狀態條的主應用程式窗口。主窗口通常提供一個大的中央窗口部件，以及周圍菜單，工具條，和一個狀態欄。QMainWindow 窗口經常被繼承，使得封裝中央部件，菜單，工具條，狀態欄等都變得很容易，當用戶點擊它的時候，相應的槽就會被調用；
QWidget 類是所有用戶界面對象的基類，窗口部件是用戶界面的一個基本單元，它從窗口系統接收滑鼠，鍵盤和其他消息，並在屏幕上繪製自己。一個窗口部件可以被他的父窗口或者是其他窗口擋住一部分；
QDialog 類是對話框窗口的基類，對話框窗口主要用於短期任務和用戶進行短期通訊的頂級窗口，QDialog 可以是模態對話框或者是非模態對話框。QDialog 支持擴展並帶有返回值，他們可以帶有默認值；我們在這裡選擇 QDialog 類即可，點擊 next 完成類信息設置。

直接點擊 next 按鈕即可。

然後進行工具選擇，該頁面可以選擇我們創建的工程可以使用的工具，選擇想要使用的編譯器模塊，例如下圖。點擊 next

最後我們設置匯總信息，如果不需要版本控制等功能，直接點擊完成finish 即可。

隨後我們就進入到了主界面，這時候 Qt 已經幫我們做好了一些準備工作，包括創建了一些文件，寫好了一些前置代碼等等。

我們可以點擊左邊 protect 欄，來查看我們的編譯選項。

我們可以在左下角選擇編譯 Debug 版或者 Release 版，即調試版或發行版。

左下角綠色剪頭是編譯並運行，錘子是僅編譯，我們可以直接點擊綠色小箭頭將我們導入的工程編譯並運行起來。

點擊運行按鈕後，我們可以看到 helloworld 窗口運行起來了。

Qt Creator導入工程

我們可以將已存在的 Qt 程序項目直接打開，這裡以上一章節的HelloWorld 程序為例。首先我們確定源碼存在的位置，如 HelloWorld 程序源碼在 /home/linux/qt/helloworld 路徑下點擊歡迎頁面的「Open」按鈕可以打開已有的工程

找到我們剛才解壓好的源碼，選擇「helloworld.pro」文件並點擊打開

接下來我們就可以進入到代碼編輯界面了。

左上角是項目欄，點擊項目名稱左邊的小箭頭可以展開項目目錄

我們可以點擊左邊項目欄，來查看我們的編譯選項。需注意的是構建設置中的路徑應與工程路徑處於同級目錄下。

我們可以在左下角選擇編譯 Debug 版或者 Release 版，即調試版或發行版。

左下角綠色剪頭是編譯並運行，錘子是僅編譯，我們可以直接點擊綠色小箭頭將我們導入的工程編譯並運行起來

點擊運行按鈕後，我們可以看到 HelloWorld 窗口運行起來了。

Qt Creator 文件說明

通過上面兩個章節，我們學習到了 Qt 程序的新建與導入的方法，也知道了Qt 會幫我們做一些基礎工作，比如幫我們建立了一些文件，那麼這些文件都是幹什麼用的呢？我們以HelloWorld 程序來說明一下。

以「.pro」為後綴名的文件，為 Qt 的項目管理文件，存儲項目設置的文件；

「Qt += core gui」表示項目中加入 core gui 模塊。core gui 是 Qt 用於GUI 設計的類庫模塊，如果創建的是控制台（console）應用程式，就不需要添加 core gui。

Qt 類庫以模塊的形式組織各種功能的類，根據項目涉及的功能需求，在項目中添加適當的類庫模塊支持。例如，如果項目中使用到了涉及資料庫操作的類就需要用到 sql（資料庫）模塊，在 pro 文件中需要在後面加上 sql：

1 Qt += core gui sql

「greaterThan(QT_MAJOR_VERSION, 4): QT += widgets」，這是個條件執行語句，表示當 Qt 主版本大於 4 時，才加入 widgets 模塊。

「TARGET = HelloWorld」表示生成的目標可執行文件的名稱，即編譯後生成的可執行文件是 HelloWorld.exe。

「TEMPLATE = app」表示項目使用的模板是 app，是一般的應用程式。

後面的 SOURCES、HeaderS、FORMS 記錄了項目中包含的源程序文件、頭文件和窗體文件（.ui 文件）的名稱。這些文件列表是 Qt Creator 自動添加到項目管理文件裡面的，用戶不需要手動修改。當添加一個文件到項目，或從項目里刪除一個文件時，項目管理文件里的條目會自動修改。

文件夾「Header」中，存放的是所設計的窗體類的頭文件；

文件夾「Sources」中，存放著源碼文件。main.cpp 是實現 main()函數的程序文件，HelloWorld.cpp 是 widget.h 里定義類的實現文件。C++中，任何窗體或界面組件都是用類封裝的，一個類一般有一個頭文件（.h 文件）和一個源程序文件（.cpp 文件）；

文件夾「Forms」中，存放著界面設計文件，「.ui」文件是一個 XML 格式存儲的窗體上的元件及其布局的文件，雙擊項目文件目錄樹中的文件 ui，會打開一個集成在 Qt Creator 中的 Qt Designer 對窗體進行可視化設計；

UI 設計器有以下一些功能區域：

組件面板：窗口左側是界面設計組件面板，分為多個組，如 Layouts、Buttons、Display Widgets 等，界面設計的常見組件都可以在組件面板里找到。

中間主要區域是待設計的窗體。如果要將某個組件放置到窗體上時，從組件面板上拖放一個組件到窗體上即可。

Signals 和 Slots 編輯器與 Action 編輯器是位於待設計窗體下方的兩個編輯器。Signals 和 Slots 編輯器用於可視化地進行信號與槽的關聯，Action 編輯器用於可視化設計 Action。

布局和界面設計工具欄：窗口上方的一個工具欄，工具欄上的按鈕主要實現布局和界面設計。

對象瀏覽器（Object Inspector）：窗口右上方是 Object Inspector，用樹狀視圖顯示窗體上各組件之間的布局包含關係，視圖有兩列，顯示每個組件的對象名稱（ObjectName）和類名稱。

屬性編輯器（Property Editor）：窗口右下方是屬性編輯器，是界面設計時最常用到的編輯器。屬性編輯器顯示某個選中的組件或窗體的各種屬性及其取值，可以在屬性編輯器里修改這些屬性的值。屬性編輯器的內容分為兩列，左側為屬性的名稱，右側為屬性的值。屬性又分為多個組，實際上表示了類的繼承關係，位於下方的類屬性組繼承自位於上方的類屬性組；

如果我們需要新建資源文件、源碼文件等，可以在項目文件夾出點擊滑鼠右鍵，選擇 Add New；如果我們有新的文件需要添加，可以在項目文件夾出點擊滑鼠右鍵，選擇 Add Existing Files。

Qt Creator 幫助文檔

Qt 的幫助文檔是伴隨我們學習 Qt 開發的好夥伴。在 Qt 開發過程中，我們會面臨圖形接口使用的問題，它不像 C 語言那樣就那麼幾個函數接口，圖形接口的接口數量可以用海量來形容，常用的我們可能能記住，其它的就沒有必要去記了，用到什麼就去幫助文檔查看用法是比較方便的。我們可以按 F1 按鍵，或通過上方導航欄的「help->contects」來進入幫助文檔。

上方的前進後退按鈕方便我們查看文檔，如返回到上一步，返回到下一步。

我們可以通過幫助文檔來查看以下幾個部分：類使用的相關介紹；

查看相關類的使用介紹，我們可以先進入到幫助文檔，然後在左上角選擇「Search」。筆者這裡以 QWidget 類為例，輸入我們想要查找的類的名字，然後雙擊查找結果來查看說明。

也可以先將滑鼠移動到想要查詢的類的位置，如圖所示，將滑鼠移動至「QWidget」處，然後按「F1」鍵，即可跳轉到相應的幫助文檔。

我們可以通過再按一次「F1」鍵來全窗口查看幫助文檔，按「Esc」鍵可以退出。

部分常用的成員元素包括以下幾項：

公有成員函數：操作部件屬性的相關函數；

公有槽函數：Qt 類中已經定義好的槽函數，直接可與信號相連接；

信號：軟中斷，如按下按鈕觸發 pressed() 信號等；

保護成員函數：通常事件所對應的虛函數放在此處；

事件：常用事件，如操作滑鼠觸發的滑鼠事件；

滾動滑鼠滾輪，向下即可看到「Qwdget Class」類的相關說明了。

部分常用的成員元素包括以下幾項：

公有成員函數：操作部件屬性的相關函數；

公有槽函數：Qt 類中已經定義好的槽函數，直接可與信號相連接；

信號：軟中斷，如按下按鈕觸發 pressed() 信號等；

保護成員函數：通常事件所對應的虛函數放在此處；

事件：常用事件，如操作滑鼠觸發的滑鼠事件；

滾動滑鼠滾輪，向下即可看到「Qwdget Class」類的相關說明了。

1) 查看所用的部件的相應成員函數。

我們可以查找到該類所用部件的相應成員函數的使用方法、功能、參數、返回值等等，我們以「按鈕」控制項，即「QPushButton Class」類為例，我們通過索引搜索的方式，來找到這個類

我們可以通過點擊「Public Functions」來查看「QPushButton」這個類中的成員函數。

這裡以「QPushButton(const QString &text, QWidget *parent =Q_NULLPTR)」為例，我們點擊函數名字可以進入到函數詳情中。我們可以看到相應的描述為：以「text」為顯示內容，以「parent」為父對象，構造一個push 按鈕。「text」「parent」為函數參數，由於是構造函數，所以此函數沒有返回值。

還有一些函數是繼承自其它類的，例如「Public Functions」中有 21 個繼承自「QAbstractButton」類的函數，我們點擊「QAbstractButton」即可查看。擊「QAbstractButton」即可查看

同樣我們可以點擊相應的函數進入查看詳情。如查看「voidsetText(const QString &text)」。

2) 查看所用的部件的信號。

我們這裡還是以「PushButton」為例，我們點擊「Public Slots」。

可以看到「PushButton」本身有一個「void showMenu()」的信號，並且有很多繼承自其他類的信號。

一般來說我們用的「PushButton」的信號，最多的是用到其繼承自基類「QAbstractButton」中的幾個信號，分別是點擊（按下後抬起）、按壓（單按下）、釋放（單抬起）等

我們可以點擊相應信號查看詳情

3) 查看所用的部件的事件(所對應的虛函數如何編寫)。

部件常用事件主要在「QWidget」中聲明，選擇「Events」即可查看相關說明。

每個事件都對應著事件函數。

點擊事件函數可查看詳情

項目總體設計介紹

（1）設計有環境監測功能，通過溫濕度、光照傳感器實時採集環境溫度、濕度、光照顯示到 LCD 屏上。

（2）設計有設備控制功能，通過控制觸控螢幕來進行控制 3 個 LED 燈、風扇、蜂鳴器。

M4 部分實驗原理

M4 部分功能概述

M4 核部分主要實現兩個功能，首先可以接收 A7 核發送的指令，根據指令控制風扇、蜂鳴器以及 LED 燈工作，同時 M4 部分可以採集環境光、溫濕度傳感器數據，將採集數值打包成 JSON 字符串然後發送給 A7。另外，通過按鍵可以控制數碼管顯示採集的溫濕度、環境光數據。

cubeIDE 功能配置

首先打開 cubeIDE，創建一個新工程，進入 cubeMX 配置界面，因為需要實現 A7 與 M4 通信，需要配置 IPCC 與 OPENAMP 部分，如下圖所示

配置 I2C1 用於採集溫濕度、環境光傳感器數據，這裡分別選擇 PF14、PF15 引腳用作 I2C1_SDA 和 I2C1_SCL 功能

因為需要用到數碼管顯示採集的傳感器數值，這裡通過 SPI 進行控制，使用 SPI 默認引腳，分別對 PE11、PE12、PE13 和 PE14 配置為 SPI4_NSS、SPI4_SCK、SPI4_MISO 和 SPI4_MOSI。切換到 SPI4 標籤，勾選給「M4」，Mode」選擇「Full-Duplex-Master」，使用硬體片選，選擇「Hardware NSS

Output Signal」，其配置如下圖所示

擴展板 LED 燈對應的 GPIO 引腳分別為 PE8、PE10、PF10，這裡左鍵點擊設置為 GPIO_Output

可以通過按鍵中斷控制數碼管顯示的數值，這裡配置擴展板的按鍵為PF9，如下所示

另外，這裡還需要對剛才配置的 I/O 引腳設置「 Pin Reservation」給

「 Cortex-M4」，否則 STM32CubeMX 不會生生成 GPIO 初始化相關代碼。具體操作：在剛才選擇的引腳上，滑鼠右鍵選擇「 Pin Reservation」->「 CortexM4」。

打開 GPIO 標籤，對 PF9 引腳進行配置

實驗中還用到了蜂鳴器與風扇，查看原理圖得，對應管腳分別為 PB6 與

PE9，分別配置為 TIM4 與 TIM1 功能，在本次實驗中，系統默認時鐘頻率為

64MHz，TIM 配置如下所示

如果實現開發板與電腦串口通信，這裡可以通過 485 總線實現，即配置UART5，如下所示

另外，在本次實驗中，A7 與 M4 數據通信和數碼管顯示相當於同時運行，可以通過配置 FreeRTOS 實現多任務運行。切換到中間件「Middleware」的

「FREERTOS」，默認自動勾選給 M4 了，然後接口「Interface」選擇

「CMSIS_V2」。為了運行其他任務，這裡需要切換到「Tasks and Queues」標籤，可以看到看到默認有個「defaultTask」任務，我們點擊「Add」再新增一個任務，如圖所示

上述配置完成以後，還要注意一點，因為用到 FreeRTOS,這裡我們不能為每一種外設生成頭文件，如下所示

配置完成以後保存，然後生成初始化代碼，其間會出現如下提示框，選擇「Yes」

代碼實現

生成初始代碼以後，在 usart.c 文件 USER CODE BEGIN 1 與 USER CODE

END 1 之間添加 printf 的重定向函數，實現 UART5 與 printf 綁定。

#ifdef __GNUC__

#define putchar_PROTOTYPE int __io_PUTCHAR(int ch)

PUTCHAR_PROTOTYPE

{

HAL_UART_Transmit(&huart5,(uint8_t*)&ch,1,HAL_MAX_DELAY);

return ch;

}

#endif

這裡創建了一個 RPMSG tty 通道，用於實現 A7 與 M4 之間的數據傳輸

1、初始化 RPMSG tty 虛擬串口

printf("Virtual UART0 OpenAMP-rpmsg channel creation\r\n");

if (VIRT_UART_Init(&huart0) != VIRT_UART_OK) {

printf("VIRT_UART_Init UART0 failed.\r\n");

Error_Handler();

}

2、註冊回調函數以按通道接收消息

if(VIRT_UART_RegisterCallback(&huart0, VIRT_UART_RXCPLT_CB_ID,

VIRT_UART0_RxCpltCallback) != VIRT_UART_OK)

{

Error_Handler();

}

3、虛擬串口回調函數

M4 接收到數據以後，將會調用該回調函數，需要將接收的數據複製到用戶

內存，修改接收標誌位，通知用戶完成數據接收。

void VIRT_UART0_RxCpltCallback(VIRT_UART_HandleTypeDef *huart)

{

printf("Msg received on VIRTUAL UART0 channel: %s \n\r", (char *)

huart->pRxBuffPtr);

/* copy received msg in a variable to sent it back to master processor

in main infinite loop*/

VirtUart0ChannelRxSize = huart->RxXferSize < MAX_BUFFER_SIZE?

huart->RxXferSize : MAX_BUFFER_SIZE-1;

memcpy(VirtUart0ChannelBuffRx, huart->pRxBuffPtr,

VirtUart0ChannelRxSize);

VirtUart0RxMsg = SET;

｝

添加driver_si7006.c文件，編寫溫濕度數據採集函數

uint8_t SI7006_Init(void)

{

HAL_I2C_Init(&hi2c1);

SI7006_WriteByte(SI7006CMD_RESET);

return 0;

}

uint8_t SI7006_WriteByte(uint8_t reg)

{

uint8_t write_data = reg;

if(HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, SI7006_ADDR | SI7006_W ,

(uint8_t*)&write_data, 1, 300) != HAL_OK)

{

Error_Handler();

}

while (HAL_I2C_GetState(&hi2c1) != HAL_I2C_STATE_READY);

return 0;

}

uint16_t SI7006_ReadWord(uint8_t reg)

{

uint16_t read_data = 0;

if(HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, SI7006_ADDR | SI7006_W ,

(uint8_t*)&reg, 1, 300) != HAL_OK) //發送命令

{

Error_Handler();

}

while (HAL_I2C_GetState(&hi2c1) != HAL_I2C_STATE_READY);

if(HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, SI7006_ADDR | SI7006_R ,

(uint8_t*)&read_data, 2, 300) != HAL_OK) //接收 word 數據

{

Error_Handler();

}

return read_data;

}

uint16_t SI7006_Read_Data(uint16_t cmd)

{

uint16_t data = 0,data_low = 0,data_high = 0;

data = SI7006_ReadWord(cmd); //採集溫濕度

data_low = (data & 0xff); //進行高低字節轉換

data_high = (data >> 8) & 0xff;

data = (data_low << 8) + data_high;

return data;

}

uint16_t SI7006_Readhum(void)

{

uint16_t hum = 0;

hum = SI7006_Read_Data(SI7006CMD_RH_HOLD);

hum = (125*hum/65536 - 6);

return hum;

}

uint16_t SI7006_Readtem(void)

{

uint16_t tem = 0;

tem = SI7006_Read_Data(SI7006CMD_TEMP_HOLD);

tem = ((17572*tem)/65536 - 4685);

return tem;

}

添加 driver_ap3216.c 文件，編寫環境光數據採集函數

uint8_t AP3216_Init(void)

{

uint8_t ret_value = 0;

AP3216_WriteOneByte(SYS_CONFIG_ADDR, SYS_SW_RESET);

HAL_Delay(50);

AP3216_WriteOneByte(SYS_CONFIG_ADDR, SYS_ALS_ACT);

HAL_Delay(50);

ret_value = AP3216_ReadOneByte(SYS_CONFIG_ADDR);

if(ret_value != SYS_ALS_ACT)

{

printf("read error \n");

}

printf("\r I2C Configuration register: 0x%x \n", SYS_CONFIG_ADDR);

printf("\r I2C Configuration value: 0x%x \n", SYS_ALS_ACT);

printf("\r I2C Read configuration value: 0x%x \n", ret_value);

return 0;

}

uint8_t AP3216_WriteOneByte(uint8_t reg, uint8_t data)

{

uint16_t write_data = reg | (data<<8)

if(HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, AP3216_ADDR | AP3216_W ,

(uint8_t*)&write_data, 2, 300) != HAL_OK)

{

Error_Handler();

}

while (HAL_I2C_GetState(&hi2c1) != HAL_I2C_STATE_READY);

return 0;

}

uint8_t AP3216_ReadOneByte(uint8_t reg)

{

uint8_t read_data = 0;

if(HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, AP3216_ADDR | AP3216_W ,

(uint8_t*)&reg, 1, 300) != HAL_OK)

{

Error_Handler();

}

while (HAL_I2C_GetState(&hi2c1) != HAL_I2C_STATE_READY);

if(HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, AP3216_ADDR | AP3216_R ,

(uint8_t*)&read_data, 1, 300) != HAL_OK)

{

Error_Handler();

}

return read_data;

}

uint16_t AP3216_Read_ALS_Data()

{

uint8_t als_l = 0, als_h = 0;

uint16_t data;

als_l = AP3216_ReadOneByte(ALS_DATA_LOW);

als_h = AP3216_ReadOneByte(ALS_DATA_HIGH);

data = (als_h<<8) | (als_l);

return data;

}

添加 driver_m74hc.c 文件，編寫數碼管顯示函數

uint8_t num[10] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};

uint8_t rw_595_Register(uint8_t reg,uint8_t data)

{

uint8_t txdata[2] = {reg, data};

if(HAL_SPI_Transmit(&hspi4, txdata ,2,300) != HAL_OK) //發送數據

{

Error_Handler();

}

return 0;

}

void M74HC595_ReadDataTest(uint16_t data,uint8_t sign)

{

uint8_t data1,data2, data3,data4;

data1 = data/1000;

data2 = data%1000/100;

data3 = data%100/10;

data4 = data%10;

num[data1] = (num[data1] & 0x7f);

rw_595_Register(0X01,num[data1]);

HAL_Delay(1);

if(sign == 0) //sign = 1 為整數， = 0 為小數

num[data2] = (num[data2] | 0x80);

else

num[data2] = (num[data2] & 0x7f);

rw_595_Register(0X02,num[data2]);

HAL_Delay(1);

num[data3] = (num[data3] & 0x7f);

rw_595_Register(0X04,num[data3]);

HAL_Delay(1);

num[data4] = (num[data4] & 0x7f);

rw_595_Register(0X08,num[data4]);

HAL_Delay(1);

}

添加 driver_pwm.c 文件，編寫風扇與蜂鳴器控制函數

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)

{

if(htim->Instance==TIM4) //beep

{

__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim4,TIM_CHANNEL_1,9999);

}

if(htim->Instance==TIM1) //fan

{

__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim1,TIM_CHANNEL_1,level *

3000);

}

void TIM4_PWM_START(void)

{

if(HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim4) != HAL_OK)

{

Error_Handler();

}

HAL_TIM_PWM_Start(&htim4,TIM_CHANNEL_1);

}

void TIM4_PWM_STOP(void)

{

if(HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim4) != HAL_OK)

{

Error_Handler();

}

HAL_TIM_PWM_Stop(&htim4,TIM_CHANNEL_1);

}

void TIM1_PWM_START(void)

{

if(HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1) != HAL_OK)

{

Error_Handler();

}

HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_1);

}

void TIM1_PWM_STOP(void)

{

if(HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1) != HAL_OK)

{

Error_Handler();

}

HAL_TIM_PWM_Stop(&htim1,TIM_CHANNEL_1);

}

在 StartDefaultTask（）任務中實現 A7 與 M4 的數據傳輸，在 StartTask02

（）任務中實現控制數碼管顯示採集的傳感器數值，相關代碼如下

void StartDefaultTask(void *argument)

{

/* USER CODE BEGIN 5 */

printf("Virtual UART0 OpenAMP-rpmsg channel creation\r\n");

if (VIRT_UART_Init(&huart0) != VIRT_UART_OK) {

printf("VIRT_UART_Init UART0 failed.\r\n");

Error_Handler();

}

if(VIRT_UART_RegisterCallback(&huart0, VIRT_UART_RXCPLT_CB_ID,

VIRT_UART0_RxCpltCallback) != VIRT_UART_OK)

{

printf("callback 0 error \n");

Error_Handler();

}

AP3216_Init();

SI7006_Init();

/* Infinite loop */

for(;;)

{

OPENAMP_check_for_message();

if (VirtUart0RxMsg)

{

VirtUart0RxMsg = RESET;

usr = cJSON_CreateObject();

#if 1

json = cJSON_Parse((char *)VirtUart0ChannelBuffRx);

json_led1 = cJSON_GetObjectItem(json,"led1");

json_led2 = cJSON_GetObjectItem(json,"led2");

json_led3 = cJSON_GetObjectItem(json,"led3");

json_beep = cJSON_GetObjectItem(json,"beep");

json_fan = cJSON_GetObjectItem(json,"fan");

if( strcmp((char*)json_led3->string,"led3") == 0)

{

printf("led1 light \n");

if(json_led3->valueint == 1)

HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,

GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_SET);

else

HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,

GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_RESET);

}

else if( strcmp((char*)json_led2->string,"led2") == 0)

{

printf("led2 light \n");

if(json_led2->valueint == 1)

HAL_GPIO_WritePin(GPIOF,

GPIO_PIN_10,GPIO_PIN_SET);

else

HAL_GPIO_WritePin(GPIOF,

GPIO_PIN_10,GPIO_PIN_RESET);

}

else if( strcmp((char*)json_led1->string,"led1") == 0)

{

printf("led1 light \n");

if(json_led1->valueint == 1)

HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,

GPIO_PIN_10,GPIO_PIN_SET);

else

HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,

GPIO_PIN_10,GPIO_PIN_RESET);

}

else if( strcmp((char*)json_beep->string,"beep") == 0)

{

printf("beep work \n");

if(json_beep->valueint == 1)

TIM4_PWM_START();

else

TIM4_PWM_STOP();

}

else if( strcmp((char*)json_fan->string,"fan") == 0)

{

printf("fan work \n");

switch(json_fan->valueint)

{

case 1 :

case 2 :

case 3:

level = json_fan->valueint;

TIM1_PWM_START();

break;

case 0:

TIM1_PWM_STOP();

break;

}

#endif

value_als = AP3216_Read_ALS_Data();

value_tem = SI7006_Readtem();

value_hum = SI7006_Readhum();

cJSON_AddNumberToObject(usr,"als",value_als);

cJSON_AddNumberToObject(usr,"tem",value_tem);

cJSON_AddNumberToObject(usr,"hum",value_hum);

out = cJSON_Print(usr);

printf("the out: %s \n",out);

strcpy((char *)BuffTx,out);

if( VIRT_UART_Transmit(&huart0, BuffTx, strlen((const char

*)BuffTx)) != VIRT_UART_OK)

{

printf("transmit error \n");

}

memset(BuffTx, 0 ,strlen((const char *)BuffTx));

cJSON_Delete(usr);

memset(VirtUart0ChannelBuffRx, 0 ,VirtUart0ChannelRxSize);

cJSON_Delete(json);

cJSON_Delete(json_led1);

cJSON_Delete(json_led2);

cJSON_Delete(json_led3);

cJSON_Delete(json_beep);

cJSON_Delete(json_fan);

}

/* USER CODE END 5 */

}

void StartTask02(void *argument)

{

/* USER CODE BEGIN StartTask02 */

/* Infinite loop */

for(;;)

{

switch(vol_cur)

{

case 1:

M74HC595_ReadDataTest(value_als,1);

break;

case 2:

M74HC595_ReadDataTest(value_tem,0);

break;

case 3:

M74HC595_ReadDataTest(value_hum,0);

break;

}

/* USER CODE END StartTask02 */

}

M4 部分調試、執行

程序編譯沒問題以後，點擊「debug」下載調試，會將生成的 elf 文件下載到開發板/lib/fireware/目錄下

進入內核終端下，查看對應目錄下文件，如下所示

在/usr/local/projects/ 目錄下，可以看到含有所創工程名的目錄

進入目錄下，其包含文件如圖所示

此時執行 ./fw_cortex_m4.sh start便可以啟動 M4 程序。

源碼分析

環境監測模塊和智能檢測模塊

啟動 m4 程序後會生成一個串口設備，m4 程序採集溫濕度、環境光照信息。將採集到的數據寫入到串口，a7 通過實時讀取串口的數據，對數據進行解析、計算獲得溫濕度和光照的數值，再使用信號的方式傳給主線程，實時顯示到 UI 界面上，實現環境的溫濕度和光照的監測。

使用 sqlite3 資料庫進行存儲用戶設置的溫度開啟風扇的閾值、照明等級。用戶每次改變閾值後都會存儲到資料庫里，當關閉程序後，下次啟動會從資料庫讀取上次保存的數值，不用每次都重新設置閾值，更加人性化。

如果開啟了智能檢測，每次採集到數據後會跟用戶設置的閾值進行比較，如果採集的溫度大於設置的溫度閾值，就會自動開啟風扇；如果設置一級照明為 50lux，二級照明為 30lux，三級照明為 1lux，當光照強度小於 50lux 會開啟一個 led 燈，小於 30lux 會開啟 2 個 led 燈，當光照強度小於 1lux 時，3 個led 燈會全部開啟。從而實現智能檢測的功能

設備控制模塊

只需要向相應的設備文件寫入數據就能實現對 LED 燈、風扇、蜂鳴器的控制。在 QT 程序中，只需點擊按鍵後觸發 clicked 信號，進入相應的槽函數，向串口設備文件寫入數據，M4 程序對數據進行採集，根據數據的不同，通過實現對設備的控制，核心代碼如下

void MainWindow::led1_on_btnSlot()

{

QString ctrl ="{\"led1\":1}";

thread_collentdata.ctrlEnv = false;

write(fd, ctrl.toUtf8(), ctrl.length());

qDebug()<<"write fd:"<<fd<<" success"<<" data = "<<ctrl;

ui->pushButton->setEnabled(true);

}

設備樹編譯

使用 M4 程序進行數據採集的時候，因為 A7 和 M4 有衝突，所以需要重新編譯設備樹文件。詳細參考【FS-MP1A 開發教程】中 50.5 linux 源碼編譯章節

1. 進入在鏡像中拿到的 linux 源碼下的 dts 路徑下：

linux@ubuntu:~cd linux/fsmp1a-linux-5.4.31/arch/arm/boot/dts

2. 新建設備樹文件

linux@ubuntu:~/linux/fsmp1a-linux-5.4.31/arch/arm/boot/dts$ cp stm32mp157a-fsmp1aextended-rgb070.dts stm32mp157a-fsmp1a-extended-noi2c1-rgb070.dts

3. 修改複製的文件，將 i2c1 節點關閉

4. 修改 Makefile

linux@ubuntu:~/linux/fsmp1a-linux-5.4.31/arch/arm/boot/dts$ vi Makefile

加入以下內容。

5.進入內核頂層目錄編譯

linux@ubuntu:~/linux/fsmp1a-linux-5.4.31$ make dtbs

6. 拷貝編譯好的設備樹文件到開發板

linux@ubuntu:~/linux/fsmp1a-linux-5.4.31$scparch/arm/boot/dts/stm32mp157a-fsmp1a

extended-noi2c1-rgb070.dtb root@192.168.10.130:/boot

7. 修改默認啟動選項

root@fsmp1a:~# vi /boot/mmc1_extlinux/stm32mp157a-fsmp1a-extended_extlinux.conf

8. 重啟開發板

選擇後，即可載入設備樹文件。

源碼路徑【8_環境檢測\實驗源碼\8_EnvironmentalTest】

注意事項

1.在開發板運行時，需要導入中文字庫，否則會因為識別不了中文。將【8_環境檢測\工具軟體\wqy-zenhei-0.9.47-nightlybuild.tar.gz 或wqy-zenhei-0.8.38-1.tar.gz】複製到 ubuntu 下。並使用 scp 命令將文件拷貝到開發板的 usr/share/fonts 目錄下，使用 tar 命令解壓後即可。

linux@ubuntu:~$ scp wqy-zenhei-0.8.38-1.tar.gz

root@192.168.10.128:/usr/share/fonts/

2.如果使用 mipi 五寸屏運行此項目，需要進行屏幕旋轉以適應屏幕，具體

步驟如下：

在/etc/profile.d/qt-eglfs.sh 添加環境變量如下

下面變量的 event0 設備需要填實際的觸控螢幕設備

這裡即填 event0

export QT_QPA_EGLFS_ROTATION=90

export QT_QPA_EGLFS_NO_LIBINPUT=1

export

QT_QPA_EVDEV_TOUCHSCREEN_PARAMETERS=/dev/input/event0:rotate=90

linux開發板物聯網項目實戰之環境檢測學生畢業設計首選

基於Linux+Qt的環境檢測項目