01 引言

隨著科技的不斷進步，智慧農業(yè)正逐漸成為農業(yè)發(fā)展的未來趨勢。它通過整合物聯(lián)網、大數據、人工智能等尖端技術，實現了農業(yè)生產的智能化、精準化和高效化。從智能灌溉系統(tǒng)到無人機監(jiān)測，再到精準施肥和病蟲害管理，智慧農業(yè)項目正以其創(chuàng)新的解決方案，改變傳統(tǒng)農業(yè)的面貌，為農民帶來便利，為消費者帶來更安全、更健康的食品，同時保護我們的環(huán)境。

02 項目介紹

《智慧農業(yè)》項目以Hi3861開發(fā)板作為硬件平臺，融合了NFC配網、MQTT通信、溫濕度傳感器監(jiān)測以及OLED顯示技術，實現了智能化的農業(yè)大棚環(huán)境監(jiān)控與管理系統(tǒng)。在智慧農業(yè)大棚中，對土壤濕度進行控制，通過濕度傳感器對土壤濕度情況進行監(jiān)測，根據不同農作物的濕度需要進行判斷是否灌溉（本次項目中，使用風扇代替水泵電機），在此基礎上可以通過手機對大棚內環(huán)境數據進行查看，還可以在手機中設置當前農業(yè)物的濕度范圍，并根據需要是否開啟自動控制。

本項目實現內容：

• 設備端

1) NFC 配網功能；

2) 根據溫濕度傳感器是否自動灌溉；

3) 發(fā)布和訂閱 MQTT 的消息；

4) 保存傳感器的閾值信息到 Hi3861 模塊中的 Flash 存儲中。

• 微信小程序端

1) 可以將配網信息數據寫入 NFC 標簽中；

2) 可以手動控制水泵電機的開關；

3) 可以設置濕度傳感器的閾值范圍；

4) 可以手動是否開啟自動控制功能；

5) 在界面中顯示當前濕度傳感器的數據和風扇當前的狀態(tài)；

03 項目涉及技術點

①使用NFC進行WiFi配網

②華為云平臺MQTT服務的申請和使用

③JSON數據的封裝和解析

④微信小程序的搭建和利用相關API進行設備的監(jiān)控

⑤I2C總線的使用

⑥信息在Flash中的存儲方式

⑦溫濕度傳感器的使用

⑧IO擴展芯片及風扇的使用

⑨蜂鳴器的使用

04 項目實現

項目框架

本項目使用的是華為云物聯(lián)網平臺作為中間服務器，在設備端（Hi3861），首先進行連接附近的 WiFi熱點，與華為云物聯(lián)網平臺建立 MQTT 連接，并且使用 JSON 格式數據進行交互數據；在應用端（微信小程序），使用 HTTP 協(xié)議與華為云物聯(lián)網平臺進行連接，使用華為云物聯(lián)網平臺相關的 API 進行交互數據。

在設備端，在連接不上附近 WiFi 熱點的時候，會在 OLED 顯示屏上顯示，連接 WiFi 熱點失敗的提示信息，此時我們可以使用微信小程序上的 NFC 燒寫界面，將 WiFi 名稱和密碼進行燒寫開發(fā)板上的 NFC 標簽，然后再重新開發(fā)板進行重新連接新的 WiFi 熱點。

設備端在空閑的時候，監(jiān)聽訂閱的主題中是否接收到云平臺轉發(fā)下來的數據，如果接收到了，進行 JSON 的數據解析，然后控制相關設備。

• 整體框架

• 設備端框架

• 應用端框架

硬件部分

1 主控部分

本項目使用的是 Hi-12F 模組作為主控，此模組是基于 Hi3861V100 芯片設計的，該芯片是一款高度集成的 2.4GHz 芯片，集成了 IEEE 802.11b/g/n 基帶和 RF 電路，包括功率放大器 PA、低噪聲放大器LNA、RF balun、天線開關以及電源管理模塊等。

支持 20MHz 標準帶寬和 5MHz/10MHz 窄帶寬，提供最大 72.2Mbit/s 物理層速率。并且集成了高性能32 位微處理器，提供 SPI、UART、I2C、I2S、PWM、GPIO 以及多路 ADC 模擬輸入等豐富的外設接口，同時支持 SDIO2.0 接口，時鐘最高支持 50MHz。

主控部分原理圖如下圖所示：

模組的外設引腳功能，如下圖所示：

2 NFC通信部分

NFC 通信使用的是恩智浦公司生產的 NT3H1101 芯片，此芯片支持 I2C 通信，支持可配置的現場檢測引腳，內部配備有EEPROM 存儲芯片，允許在 RF 和 I2C 之間快速傳出數據。

3 OLED顯示屏部分

采用 SSD1306 芯片進行驅動 0.96 寸OLED 顯示屏，本顯示屏使用黃+藍屏幕進行顯示。點陣數量為 128*64。

4 溫濕度傳感器部分

SHT20，新一代 Sensirion 濕度和溫度傳感器在尺寸與智能方面建立了新的標準：它嵌入了適于回流焊的雙列扁平無引腳 DFN 封裝，底面 3 x3mm，高度 1.1mm。傳感器輸出經過標定的數字信號，標準 I 2 C 格式。SHT20 配有一個全新設計的 CMOSens?芯片、一個經過改進的電容式濕度傳感元件和一個標準的能隙溫度傳感元件，其性能已經大大提升甚至超出了前一代傳器（SHT1x 和 SHT7x）的可靠性水平。例如，新一代濕度傳感器，已經經過改進使其在高濕環(huán)境下的性能更穩(wěn)定。每一個傳感器都經過校準和測試。在產品表面印有產品批號，同時在芯片內存儲了電子識別碼，可以通過輸入命令讀出這些識別碼。此外，SHT20 的分辨率可以通過輸入命令進行改變（8/12bit 乃至 12/14bit 的 RH/T），傳感器可以檢測到電池低電量狀態(tài)，并且輸出校驗和，有助于提高通信的可靠性。由于對傳感器做了改良和微型化改進，因此它的性價比更高-并且最終所有設備都將得益于尖端的節(jié)能運行模式?？梢允褂靡粋€新的測試包 EK-H4 對 S HT20 進行測試。

本章使用到的硬件為 SHT20，在 FS_ESP32A 開發(fā)板上，使用到了 IO26 和 IO27 引腳。其原理圖如下圖所示：

軟件部分

1注冊華為云賬號并配置

【詳細的注冊及配置過程可以掃下文二維碼添加小雯老師領取完整文檔】

2 設備端編譯

• 導入程序

工程文件位于【\src\vendor\hqyj\fs_hi3861\demo\smartFarm\】如下圖所示:

• 修改文件

修改【\src\vendor\hgyj\fs_hi3861\common\bsp\include\hal_bsp_ ssd1306_bmps.h】文件，將“#define smartFarm 0”改為“#define smartFarm 1”。如下圖所示:

修改【\src\vendor\hqyj\fs_hi3861\demo\BUILD.gn】文件，添加下面一句:

"smartFarm:smartFarm_demo"

其余的注釋掉，只保留這一句話。

• 編譯程序

1.在 Vscode的左側按鈕中，打開 DevEco Device Tool開發(fā)工具，在開發(fā)工具中首先點擊“Clean”，再點擊“build”進行編譯源碼。

2.編譯完成之后，會在終端中提示“SUCCESS”字樣，說明編譯完成。

3.點擊 upload 上傳代碼到開發(fā)板(需提前在工程配置中檢査 upload _port 是否正確)。

4.燒寫程序，詳細燒寫步驟可掃下文二維碼添加小雯老師領取完整文檔。

3 應用端編譯

1.雙擊打開 app.wxss 工程文件，即可打開微信開發(fā)者工具。

2.首先點擊左上角的圖標，進行掃碼登錄自己的微信。

3.登錄成功之后，填寫自己的 AppID

4.編譯源碼。

5.選擇真機調試-編譯并自動調試，在微信中觀察小程序內容。

運行程序

按下開發(fā)板中復位按鈕，讓設備重啟，會出現兩種情況。

1.連接 WiFi 失敗

第一種是連接不上附近的WiFi 熱點，如下圖所示：

這是因為在 NFC 標簽內部存儲的 WiFi 信息與當前環(huán)境中的 WiFi 熱點不匹配導致的，按照下面的步驟進行操作：

注意：微信小程序不支持 ios 系統(tǒng)的 NFC 配置功能?。∠路綍蟹椒ń鉀Q。

①使用具有 NFC功能的手機掃描微信開發(fā)者工具的預覽二維碼。

②掃描完成之后，在微信小程序中，點擊“NFC配網”按鈕。

③在彈出的“NFC配網設置”界面中，填寫正確的 WiFi名稱和 WiFi密碼。

④填寫完成之后，點擊“開始配置”,會提示“請靠近設備”，此時將手機靠近開發(fā)板上的 NFC線圈區(qū)域。

⑤當提示“寫入數據成功”時，說明燒寫 NFC 線圈成功。

⑥然后再次按下開發(fā)板中的復位按鈕。

⑦還有一種是 ios 系統(tǒng)下微信小程序不能使用 NFC配置的功能時，需要按照下面步驟進行操作:

1)在 ios 系統(tǒng)的手機商店中下載“NFC Tools”NFC 調試工具。

2)然后點擊“寫”功能,

3) 點擊“添加記錄”。

4）添加“Wi-Fi 網絡”信息

5）在“配置WiFi 網絡”中，選擇身份驗證為“WPA/WPA2-Personal”，并輸入 SSID 和密碼。

6）然后點擊“寫/87 字節(jié)”按鈕，進行燒寫。

7) 此時會彈出“貼近NFC 標簽”,請靠近開發(fā)板上 NFC 線圈部分。

8) 燒寫完成之后，會在顯示如下圖片，說燒寫NFC 芯片數據成功。

2.連接 WiFi 成功

第二種是直接連接附近WiFi 成功，會在 OLED 顯示屏界面中會顯示當前設備連接附近WiFi 熱點的提示信息和連接華為云平臺服務器的信息，直到在界面中顯示如下圖所示，說明連接華為云成功。

連接成功之后，我們需要打開微信小程序，在小程序中界面中，我們可以點擊開關按鈕，進行下發(fā)指令讓設備中風扇開或者關，還可以進行調整當前濕度傳感器的閾值。

除了指導如何在開發(fā)板上實現項目外，項目說明文檔還涵蓋了注冊華為云賬號并登錄以及設備端編譯燒寫等詳細步驟，完整的項目文檔目錄如下圖。

后臺私信小雯老師（備注：智慧農業(yè)），免費領取《智慧農業(yè)》項目完整文檔、項目源碼。

05 硬件平臺

《智慧農業(yè)》是一個物聯(lián)網實戰(zhàn)項目，硬件平臺是華清遠見Hi3861鴻蒙開發(fā)板。

開發(fā)板簡介

FS-Hi3861鴻蒙開發(fā)板，是華清遠見研發(fā)的一款用于鴻蒙設備開發(fā)及鴻蒙物聯(lián)網開發(fā)學習的開發(fā)板。主控為華為海思Hi3861V100芯片，內置WiFi功能，支持OpenHarmony系統(tǒng)。

開發(fā)板板載資源豐富，包括傳感器、執(zhí)行器、NFC、顯示屏等，還有豐富的拓展模塊，還包括電機驅動板超聲波測距模塊、智能小車、指紋識別模塊、語音控制模塊、農業(yè)安防模塊、雷達控制模塊、移動定位模塊等。

開發(fā)板還配套了豐富的開發(fā)教程、視頻課程及綜合項目案例，非常適合物聯(lián)網相關教學、學生畢設、個人學習、項目練手，還可用于全國大學生嵌入式芯片與系統(tǒng)設計競賽，及全國大學生物聯(lián)網設計竟賽華為賽道。

基于Hi3861鴻蒙開發(fā)板，我們提供了12大物聯(lián)網綜合應用項目：智能照明燈、智能安防報警、智慧農業(yè)、智能溫度計、智能測距儀、倒車雷達、智能小車、智能指紋鎖、智能垃圾桶、語音控制智能小車、智慧農業(yè)與安防控制、車輛感知與定位，案例中涉及了單片機接口開發(fā)、傳感器數據采集、鴻蒙系統(tǒng)開發(fā)、NFC配網、WiFi網絡開發(fā)、MQTT協(xié)議、華為云接入、微信小程序開發(fā)等知識點，非常適合高校教學、學生畢設、創(chuàng)新竟賽及個人開發(fā)學習實戰(zhàn)。

配套學習路線推薦

關于單片機相關入門及項目課程的說明：

1. 從用戶個人能力角度上看，部分鴻蒙開發(fā)學習用戶，單片機方面比較薄弱，我們提供電機驅動板和超聲波模組的配套文檔、源碼視頻課程，可以進行單片機入門、電機控制基礎、總線通訊-協(xié)議學習，也可以做單片機項目練手，便于單片機方向的拓展學習；

2. 從項目協(xié)作式開發(fā)角度看，比如競賽或高校教學，一個項目組可以更好的分工，有的負責單片機控制（傳感器數據采集與電機控制等），有的負責鴻RTOS以及網絡開發(fā)，有的負責微信小程序開發(fā)，項目綜合性較強，可以鍛煉團隊協(xié)作及多技術方向學習。

對于初學者，在找工作前，也可以多做一些物聯(lián)網項目案例練手，在實戰(zhàn)中去理解并應用技術。有精力的話，最好可以基于我們的開發(fā)板去拓展一些功能更豐富的項目，做更多技術上的創(chuàng)新拓展，去參加一些競賽（比如全國大學生嵌入式芯片與系統(tǒng)設計競賽、全國大學生物聯(lián)網設計竟賽華為賽道），DIY一些更接近實際產品的項目，這樣的經歷，也會為你的簡歷及面試加分不少。