任务目标

实现功能：
（1）能够实时检测显示土壤湿度，当需要浇水的时候自动打开灌溉系统，土壤湿度满足要求后，关闭灌溉系统；
（2）检测显示二氧化碳浓度，过高时，通过继电器打开通风排气扇，同时将二氧化碳浓度数值传输到终端进行提示；
（3）能够实时检测显示土壤酸碱度，超标时候能给出报警并提示；
（4）远程异地和检测与控制：传感器所采集到的信息，通过LoRa模块发送给网关，网关以有线连接的方式通过WiFi模块发送给云端，APP可以随时查看大棚内的二氧化碳浓度、土壤湿度与酸碱度的情况；
（5）系统平时可以处于自动模式工作，当需要修改参数时，可以进行手动模式，手动控制可以通过手机和前端按键进行修改，并设置阈值。修改后，将按照新的参数进行工作。

系统设计方案

本系统由LoRa节点，LoRa网关，智能手机3部分组成，整体结构如图2-1所示。两个大棚通过LoRa模块传输数据到网关，网关将所有数据整理后上传到云端。

三块LoRa模块通信逻辑设计

本次使用的是正点原子的LoRa模块，具体配置可以参考手册进行。为了方便我使用的模式为广播，只需要将三个LoRa模块地址、信道、速率相同就可以通信了。由于处于广播模式下，当一个模块发送指令时其他另外两个模块都会接受到信息，所以在开发板接受到数据的时候需要做一下验证处理。为了防止数据冲突采用轮询的方式，轮询发送数据。例如：将终端节点A1和A2的关键字设置为‘DataA1’和‘DataA2’，网关发送关键字‘DataA1’给终端节点A1和A2同时接受到了关键字‘DataA1’，此时终端节点都进入串口中断中判断关键字是否需要回复，终端A1判断为是则回复采集的数据到网关。

LoRa转WiFi网关设计与实现

网关的主要功能就是接受终端节点的数据、通过WiFi模块发送数据到云端、下发阈值到终端节点。使用STMF407作为核心的开发板，需要的资源：定时器中断，外部中断，串口接受中断。
按键的任务就是负责增加或者减少下发的阈值

串口2中断接受和处理LoRa模块发送的数据，串口3中断是接受和处理WiFi模块发送的数据（设计思路同串口2）。

定时器4负责轮询发送关键字给LoRa模块，并由LoRa发送给各终端节点的LoRa模块。定时器3负责定时发送数据给WiFi模块，WiFi模块发送数据到云端。

代码

LoRa模块初始化（部分）

#include "lora.h"void LoRa_Init(void){		  GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;	  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;	  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOC|RCC_AHB1Periph_GPIOF, ENABLE);//使能GPIOC,GPIOF时钟	  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG, ENABLE);//使能SYSCFG时钟		    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; //MD0引脚      GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;//输出模式	    GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出      GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100M      GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_DOWN;//下拉      GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOE2,3,4		    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; //AUX引脚      GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;//普通输入模式      GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100M      GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_DOWN;//下拉      GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStructure);//初始化			  SYSCFG_EXTILineConfig(EXTI_PortSourceGPIOF, EXTI_PinSource6);//PC0 连接到中断线0		  /* 配置EXTI_Line0 */			  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI9_5_IRQn;//外部中断0       NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x00;//抢占优先级0	  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x02;//子优先级2	  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = DISABLE;//使能外部中断通道	  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//配置	 	 LORA_MD0=0;	  LORA_AUX=0;			  while(LORA_AUX)//确保LORA模块在空闲状态下(LORA_AUX=0)	  {		 delay_ms(100);	 	  }	  Lora_uart_init(115200);//初始化串口3	 	  LORA_MD0=1;//进入AT模式	  delay_ms(15);		while(Lora_setCmd("AT/r/n","OK",0))			;	  delay_ms(5);		Lora_Clear();		delay_ms(5);		while(Lora_setCmd("AT+ADDR=01,23/r/n","OK",0))			;		delay_ms(5);		while(Lora_setCmd("AT+WLRATE=24,5/r/n","OK",0))			;		delay_ms(5);	  LORA_MD0=0; //进入透传模式		Lora_uart_init(9600);		delay_ms(10);}

串口三接受中断

void USART3_IRQHandler()                	//串口3中断服务程序{	u8 Res;	if(USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_RXNE) != RESET)  //接收中断(接收到的数据必须是0x0d 0x0a结尾)	{		Res =USART_ReceiveData(USART3);//(USART1->DR);	//读取接收到的数据		//printf("%d",Res);		if(counts == 0)		{			Lora_Clear();		}		read_bufs[counts++] = Res;		//判断格式			if(Res == 0xfe)			{				counts = 0;			}			else if(Res == "}")			{				counts = 0;				USART_Cmd(USART3, DISABLE);//关闭				#if 0				printf("%s/r/n",read_bufs);				#endif				Lora_Rx_data();//解析数据				USART_Cmd(USART3, ENABLE);//打开			}		if(counts>500)		{			counts = 0;		}		USART_ClearFlag(USART3, USART_IT_RXNE);  }	} 

串口二接受中断

void USART2_IRQHandler(void)                	//串口2中断服务程序{	u8 Res;	if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) != RESET)  //接收中断(接收到的数据必须是0x0d 0x0a结尾)	{		Res =USART_ReceiveData(USART2);//(USART1->DR);	//读取接收到的数据		if(counts_2 == 0)		{			wifi_Clear();		}		read_bufs_HC[counts_2++] = Res;		//判断数据格式		if(Res == "{")		{			counts_2 = 0;		}		else if(Res == "}")		{			counts_2 = 0;			USART_Cmd(USART2, DISABLE);//关闭			printf("%s/r/n",read_bufs_HC);			HC25_Rx_Data();           //解析数据			USART_Cmd(USART2, ENABLE);//开启		}		if(counts_2>200)		{			counts_2 = 0;		}		USART_ClearFlag(USART2, USART_IT_RXNE);		   } }

定时器三中断

void TIM3_IRQHandler(void){	if(TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_IT_Update)==SET) //溢出中断	{		if(STA==0){			//Jason数据格式				sprintf(jason," {/n "          "/"CO2_1/":%d,"          "/"CO2pre_1/":%d,"          "/"PH_1/":%d,"          "/"PHpre_1/":%d,"          "/"SoilHum_1/":%d,"          "/"SoilHumpre_1/":%d,"          "/"CO2_2/":%d,"          "/"CO2pre_2/":%d,"          "/"PH_2/":%d,"          "/"PHpre_2/":%d,"          "/"SoilHum_2/":%d,"          "/"SoilHumpre_2/":%d"             "/n}",data.CO2_data,data.CO2_data_Pre,data.PH,data.PH_Pre,data.Soil,data.Soil_Pre		,data1.CO2_data,data1.CO2_data_Pre,data1.PH,data1.PH_Pre,data1.Soil,data1.Soil_Pre);					HC25_setData(jason); //发数据		}	}	TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update);  //清除中断标志位}

定时器四中断

void TIM4_IRQHandler(void){	char tx_buff[80];	char tx_buf2[80];	if(TIM_GetITStatus(TIM4,TIM_IT_Update)==SET) //溢出中断	{		TX_time++; //轮询标志位				switch(TX_time){			case TX_TIME://等于1				if(TX_1){//判断预设值发送标志位					sprintf(tx_buff,"0xfeDATA:%d:%d:%d:%d:%d:%d}",CO2Pre1,SoilPre1,PHPre1,Water_IT1,Fan_IT1,Beef_IT1);					Lora_setData(tx_buff);					TX_1=0;					TXcope1=1;				}else				Lora_setData("0xfeTX1:A}/r/n");//轮询关键字1				break;			case TX_TIME+TIME_ADD://等于2				if(TX_2){//判断预设值发送标志位				     sprintf(tx_buf2,"0xfedataer:%d:%d:%d:%d:%d:%d}",CO2Pre2,SoilPre2,PHPre2,Water_IT2,Fan_IT2,Beef_IT2);					Lora_setData(tx_buf2);					TX_2=0;					TXcope2=1;				}			     else 					Lora_setData("0xfetxer:b}/r/n");							     TX_time=0;//轮询标志位								break;			default:				  break;		}	}	TIM_ClearITPendingBit(TIM4,TIM_IT_Update);  //清除中断标志位}

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