【項(xiàng)目移植】國民N32開發(fā)板天氣顯示及預(yù)報(bào)系統(tǒng)介紹及演示

一、過往項(xiàng)目文章合集

1.天氣顯示及預(yù)報(bào)系統(tǒng)之項(xiàng)目創(chuàng)建

2.天氣顯示及預(yù)報(bào)系統(tǒng)之硬件定時(shí)器驅(qū)動(dòng)

3.天氣顯示及預(yù)報(bào)系統(tǒng)之硬件SPI+DAM驅(qū)動(dòng)觸摸LCD(ST7789+XPT2046)

4.天氣顯示及預(yù)報(bào)系統(tǒng)之ESP8266聯(lián)網(wǎng)以及獲取天氣和時(shí)間信息

5.項(xiàng)目提交-天氣顯示及預(yù)報(bào)系統(tǒng)介紹以及演示

二、項(xiàng)目描述

天氣預(yù)報(bào)與人們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)，在交通出行、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、自然災(zāi)害防御等方面都發(fā)揮著重要作用。本項(xiàng)目是基于國民技術(shù)N32的主控芯片，完成對(duì)實(shí)時(shí)天氣信息的獲取以及顯示，對(duì)未來兩天的天氣信息進(jìn)行預(yù)報(bào)，當(dāng)遇到暴風(fēng)惡劣天氣，會(huì)及時(shí)提醒人們，為人們的日常出行提供便利。此外，系統(tǒng)根據(jù)連接的wifi可以自動(dòng)更新日歷，并實(shí)時(shí)更新時(shí)間，方面人們掌控相應(yīng)的時(shí)間信息并調(diào)整自己的行動(dòng)。本項(xiàng)目用于參加國民技術(shù)與電子發(fā)燒友所舉辦的移植挑戰(zhàn)賽。項(xiàng)目開源地址：天氣顯示預(yù)報(bào)系統(tǒng)

三、項(xiàng)目方案說明

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模型劃分
本系統(tǒng)設(shè)計(jì)如下圖所示，采用四層網(wǎng)模型結(jié)構(gòu)，即感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層和應(yīng)用層。其中，天氣的環(huán)境參數(shù)采集功能被劃分到感知層，負(fù)責(zé)完成溫濕度、天氣狀況、風(fēng)力、以及時(shí)間等環(huán)境信息獲取任務(wù)；網(wǎng)絡(luò)層包括網(wǎng)絡(luò)接入功能以及信息傳輸功能。這里面，信息傳輸功能主要是將服務(wù)器的天氣信息下發(fā)給感知層設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)層使用Wi-Fi通信方式接入網(wǎng)絡(luò)，采用TCP協(xié)議接入服務(wù)器。在應(yīng)用層上面，為用戶提供了觸摸的人機(jī)交互方式，方便用戶及時(shí)獲取天氣信息并查看。

系統(tǒng)功能邏輯
本系統(tǒng)的功能邏輯如下圖所示。設(shè)計(jì)方案以N32G45XVL開發(fā)板為核心實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層和感知層的主要功能。該開發(fā)板使用國民技術(shù)N32G45芯片微處理器，運(yùn)行RT-Thread操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)包括系統(tǒng)外設(shè)初始化、網(wǎng)絡(luò)接入、系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)顯示等功能。平臺(tái)層和應(yīng)用層功能則由服務(wù)器和開發(fā)板以及顯示屏協(xié)同實(shí)現(xiàn)。

系統(tǒng)整體框圖
系統(tǒng)的整體框圖如下，下面從硬件和軟件方面分別介紹：

系統(tǒng)硬件部分介紹
使用到的硬件資源有：
1.GPIO(LED、按鍵)
2.USART(ESP9266、終端打印)
3.SPI(ST7789、XPT2046)
4.DAM(LCD刷新)
5.RTC(時(shí)間顯示)
6.TIM(按鍵掃描、LED控制)

四、項(xiàng)目功能說明

1.天氣的采集(最快5min更新一次)

2.未來兩天的天氣預(yù)報(bào)

3.自動(dòng)聯(lián)網(wǎng)更新時(shí)間并實(shí)時(shí)顯示

4.通過LCD顯示天氣以及時(shí)間信息

5.提供觸摸人機(jī)交互方式查看天氣信息

6.通過LED指示燈查看系統(tǒng)工作狀態(tài)

五、項(xiàng)目展示

1.天氣的信息采集和顯示

2.未來兩天的天氣預(yù)報(bào)顯示

3.實(shí)時(shí)顯示時(shí)間

4.觸摸方式切換界面

5.LED指示系統(tǒng)工作狀態(tài)

向右翻頁綠色LED亮，向左翻頁紅色LED亮，藍(lán)色LED閃爍表明系統(tǒng)正常運(yùn)行。

六、項(xiàng)目總結(jié)

6.1芯片資源對(duì)比

可以看出無論是內(nèi)核還是主頻、SRAM和FLASH上面，N32G45都有很大的領(lǐng)先優(yōu)勢。

6.2.移植實(shí)操和過程總結(jié)

一開始的項(xiàng)目是基于STM32F103的裸機(jī)進(jìn)行發(fā)開，此次在N32G45開發(fā)板上面使用的是RTT操作系統(tǒng)。由于N32G45對(duì)于RTT很好的兼容性，所以此次移植過程中總體比較順利，相對(duì)于裸機(jī)來說，開發(fā)的過程更為明確，每個(gè)線程都有明確的分工。但在此過程中，由于對(duì)RTT的不太熟悉，還是遇到了一些困難，比如在驅(qū)動(dòng)SPI、RTC、以及使用NTP功能的時(shí)候都遇到了阻力，但最終得益于電子發(fā)燒友論壇、國民技術(shù)論壇和RTT論壇，遇到的難題基本都獲得解決方法。總之感謝國民技術(shù)與電子發(fā)燒友聯(lián)合舉辦的這次移植挑戰(zhàn)賽，又學(xué)習(xí)到了很多新的知識(shí)。

6.3.測試驗(yàn)證/性能對(duì)比

單從主頻上來說，144M已經(jīng)完全可以勝任本次項(xiàng)目的人母，SRAM和FLASH的容量也是綽綽有余。在進(jìn)行LCD開發(fā)時(shí)，由于沒有使用到SD卡，使用FLASH的容量就可以存儲(chǔ)一定量的圖片，這點(diǎn)是在STM32F103上面是沒有辦法實(shí)現(xiàn)的?？偟膩碚f，由于有了更大的內(nèi)存資源以及更高的主頻，開發(fā)起來會(huì)更加高效，一些常見的通信方式速率大大提高，也不用擔(dān)心RAM不夠而精簡內(nèi)存等問題。

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