【IoT迷你赛】从一场王者荣耀比赛诞生出的物联网浇花神器

序

7月25日晚，TEG王者荣耀大赛正式开打，首局比赛，“深圳湾一号业主”爆冷摧残了“祖国的花朵”。

作为“祖国的花朵”队的替补，我内心其实挺满意这个结果，但表面还是要和团队一样心如刀割。

“为什么这样对我们？你们平常不种花的吗？”

“没办法啊，房子太大，每天浇花得走好久。”

“哼！总有一天我会让你们明白！”

比赛失利后我打开了邮箱，突然看到了“IoT迷你赛”，内心的小宇宙悄悄地点燃。我可是“IoT小能手”呀，必须要让“深圳湾一号业主”明白，要让他们明白，房子再大也是可以轻松浇花的！

1 方案简介

说干就干，小能手决定做一个物联网浇花器，随时随地打开微信小程序就可以查看盆栽的土壤情况，并且进行远程浇花。这样，长期出差的朋友，以及阳台路程达10分钟的业主们，都得以轻松呵护自己的花花草草。

1.1 总体架构

总体系统架构先放这边，接下来具体说说。

1.2 关于节点功能的考虑

小米曾经出了一款“花花草草检测仪”，可以检测光照、酸碱度、温湿度，采集数据指导小白用户如何更好地种花。这个产品是很好，但是它终于是单向的，只能检测，不能输出，就是说你看到小花快渴死了，但仍做不了什么。

所以小能手希望做一个能远程浇花的设备，不如就叫它“花花草草守护仪”。

另外结合网上热心网友的反馈，我决定砍掉光照、酸碱度、温度这几个非刚需的传感器，采用湿度传感器长期监控土壤的情况。

1.3 关于联网方式的考虑

深圳湾一号的套均建筑面积得有三四百平了吧，这要是用普通的 WiFi，业主们肯定还是会受到覆盖不足的困扰。贴心的小能手自然想到了对策，那便是目前物联网领域最火的技术 LoRa，低功耗远距离，真是别墅物联网应用的不二之选。

而且南山整个区域，已被我大鹅厂做了LoRa网络覆盖，点此链接了解我鹅厂在LoRa产业下的功夫，业主们不用架设 LoRa 网关便可接入。

2 详细设计方案及实现

有了上面的初步构思之后，接下来描述详细设计方案及相应的实现。

2.1 浇花器硬件设计

硬件直接采用 Tencent OS EVB_MX 开发板，外加一个 LoRa 模组。外设部分，从网上购买了水泵和土壤湿度采集器。其中水泵只需要一个IO操作即可，湿度采集器可使用AD采集。

Tencent OS EVB_MX 引脚	接口	外设
UART_PORT_0	串口	LoRa 串口模组
PA0	GPIO1	水泵
PC2	AD1_IN3	土壤湿度传感器

硬件连接部分有个要注意的，在电源部分，水泵这种大功率设备如果直接接到开发板会引起电源波动，会影响 LoRa 射频的信号接收，因此我是单独给水泵再供电5V。

2.2 浇花器软件设计

软件主体设计，是基于 Tencent OS Tiny。在通信侧，OS 现在帮大家实现了异步的 AT 框架，以前开发者需要自己费力地去实现异步收发操作，现在可以很便利地操作 LoRa 模组。

代码语言：txt复制

at_event_t rhf76_at_event[] = {
    { " CMSGHEX: PORT:", rhf76_incoming_data_process },
};

软件应用层代码如下，在这边我做了点优化，增加了应用层异步接收的。如代码所示的 McpsIndication 函数即 LoRa 应用层接收函数，开发者只需在这里解析自己的应用数据即可。

我的协议设计比较简单，且LoRa应用也建议使用精简的应用数据，我在发送时使用一个字节，采集土壤湿度的百分比；接收时也使用一个字节，0表示关泵，1表示开泵。

代码语言：txt复制

static void McpsIndication(uint8_t* data, uint8_t len)
{
    printf("McpsIndication len=%d data[0]=%dn", len, data[0]);
    if (data[0] == 1) {
        Flower_SetPump(ON);
    } else {
        Flower_SetPump(OFF);
    }
}

void lorawan_demo(void)
{
    int count = 1;
    extern int rhf76_lora_init(hal_uart_port_t uart_port);
    uint8_t humi;
	
    rhf76_lora_init(HAL_UART_PORT_0);
    tos_lora_module_recv_register(McpsIndication);
    tos_lora_module_join();

    while (1) {
        if (count % 20 == 0) {
            humi = Flower_ReadHumi();
            printf("## Flower_ReadHumit is %d rn", humi);
            tos_lora_module_send(&humi, 1);
        }
        count  ;
        osDelay(500);
    }
}

外设部分，ADC / GPIO 操作也不难，具体代码见下方：

代码语言：txt复制

void Flower_SetPump(PUMP_Status_ENUM onoff)
{
    HAL_GPIO_WritePin(PUMP_GPIO_Port, PUMP_Pin, onoff == ON ? GPIO_PIN_RESET : GPIO_PIN_SET );
}

uint8_t Flower_ReadHumi(void)
{
    uint16_t advalue;
    uint8_t humi;
    
    HAL_ADC_Start(&hadc1);	
    HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 50);
    advalue = (uint16_t)HAL_ADC_GetValue(&hadc1);

    humi = (4000 - advalue)/15;
    if (humi > 100) {
        humi = 100;
    }
    return humi;
}

对函数中的 AD 换算公式做个简单的说明，虽然我大鹅厂员工平均月薪七万二，但本能手还是勤俭节约，到网上买了十来块钱的土壤湿度传感器。这玩意不能探测绝对湿度，于是本能手做了一些实测，根据干燥空气以及浸没水中的 AD 数值情况，得到了一个简易的公式，来测量土壤的含水量 0% ~ 100%。

烧写固件后，整个版本开始周期性上报土壤湿度数据。

代码语言：txt复制

[10:36:59.591]收←◆## Flower_ReadHumit is 33 
AT CMD:
AT CMSGHEX="21"
[10:37:01.763]收←◆----------> LOG: DEBUG  2112764 LORA    RX, 500900000, SF12, 125KHz

[10:37:02.762]收←◆----------> LOG: DEBUG  2113763 LORA    RX, 505300000, SF12, 125KHz

[10:37:03.951]收←◆----------> LOG: DEBUG  2114950 LORA    RX, 60BB2509262083008DDE8D58, -32, 5
----------> CMSGHEX: ACK Received
----------> CMSGHEX: RXWIN2, RSSI -32, SNR 5.0
----------> CMSGHEX: Done

2.3 LoRa 核心网的应用及设备处理

终端设备通过LoRa模组及LoRa网关之后，数据便会到达 LoRa 核心网。腾讯的 LoRa 核心网目前在内测中，预计会在后面一两个月和公众见面，我就先不进行截图。

2.4 云端 IoT Explorer 产品及设备处理

云平台服务采用腾讯云物联网开发平台（IoT Explorer），尤其是其中的数据模板，应该是物联网从业者比较喜欢的一个功能，通过定义通用的数据模版，统一应用协议，将会极大减少应用开发的工作量。尤其是腾讯目前在智慧城市等领域的一些项目落地，更依赖这类归一化的应用协议，来增强应用系统的可复用性。

这边给“花花草草守护仪”定义了自己的数据模板。

2.5 LoRa 核心网与 Explorer 协议桥接方案

LoRa 核心网与 Explorer 协议桥接是整个方案中工作量比较大的一环，需要实现一个 MQTT Relay，而且需要注意其中的应用数据转码，将 LoRa Payload 转化成数据模板的应用协议。

这边选择了基于 iot-sdk 来做具体的开发，如下方日志所展示的，LoRa Explorer Bridge 向 LoRa 核心网订阅了相关 topic，一旦收到数据后，会做转码处理，并发送给 IoT Explorer。

2.6 微信小程序

OS 已经帮助大家做好了现成的小程序 DEMO，目录为 TencentOS_tiny/tools/Mini_Program/，因此我就偷个懒在上面修改下，主要功能是实现开泵浇水以及土壤湿度的查看。

3 成果展示

再添加一个动图。

深圳湾一号的伙伴们，大声告诉我，现在是不是可以来养花啦？

4 小结 - 谈谈对腾讯云IoT系列产品的试用感受

Tencent OS tiny

不管外界各种 OS 的新闻满天飞，我还是很看好 Tencent OS tiny，它是众多嵌入式设备接入腾讯云 IoT 系列产品的重要载体。除了上文提到的 OS 的异步 AT 框架，我还听 OS 的伙伴讲到他们后续将推出的 FOTA、低功耗管理等功能，这些都是比较刚需的功能，相信会有更多 IoT 从业者来使用 Tencent OS tiny。

关于 LoRa 部分，目前 OS 已经帮开发者完全打通了，我也在 lora_demo 上贡献了一点代码，主要是增加了异步的 LoRa 应用接收处理，后面的伙伴开发 LoRa 应用应该会更轻松一点。

IoT Explorer

IoT Explorer 使用下来，对其中的数据模板印象深刻。通过定义通用的数据模版，统一应用协议，将会极大减少应用开发的工作量。尤其是腾讯目前在智慧城市等领域的一些项目落地，更依赖这类归一化的应用协议，来增强应用系统的可复用性。目前公开的数据模版貌似只有智能灯，相信随着品类丰富，应用开发会更简单。

另外对 IoT Explorer 有个小建议，目前是提供 HTTP API，而一些报警类的应用需要再通知到其他一些应用端，例如小程序。目前的做法只能进行重复查询，这样比较消耗网络资源。建议后续能提供 MQTT，尤其是 MQTT over websocket，这样小程序之类的就可以直接收到一些紧急的上行消息。

最后推荐大家关注两个腾讯 IoT 的公众号，可以及时地了解腾讯 IoT 的动向。