本章節將從零開始搭建一個環境信息採集系統，並通過這個實戰項目，帶讀者實現第一個物聯網項目。
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基於OneNET雲平臺的環境數據採集系統
10.1 系統框架
該項目硬件上採用STM32F407開發作爲主控芯片，網卡採用DP83848芯片，環境檢測傳感器採用DHT溫溼度傳感器。
軟件系統框架上，STM32F407開發運行RT-Thread系統，並通過OneNET軟件包接入到OneNET平臺，同時，讀者可以在手機APP上查看數據。
系統軟硬件框架如圖10.1所示。
圖10.1 系統框架
該系統主要分3大部分：
（1）嵌入式：也稱爲邊緣計算，主要以STM32F407、DP83848、DHT溫溼度傳感器爲主，實現節點數據採集，數據上傳等功能。
（2）雲平臺：在OneNET的基礎上，構建一套WEB界面，用來顯示傳感器的數據。WEB界面提供一個儀表盤用來實時顯示數據，同時提供一個折線圖，用來顯示數據的變化趨勢，如圖10.2所示。
圖10.2 WEB界面
（3）手機APP：在OneNET基礎上開發一套一套手機APP應用，用戶可以直接在手機上實時查看數據。手機APP的界面如圖10.3所示。
圖10.3 手機APP界面
10.2 嵌入式開發
嵌入式硬件開發的工作主要是：
（1）驅動DHT11傳感器，讀取溫度、溼度數值。
（2）DP8348網卡驅動、LwIP網絡協議棧實現。
（3）OneNET數據上傳。
其中，RT-Thread已經集成了DP83848驅動、LwIP網絡協議棧、OneNET軟件包。我們只需要實現DHT11的數據採集並通過OneNET上傳到雲端即可。
10.2.1 DHT11傳感器介紹
DHT11是一款有已校準數字信號輸出的溫溼度傳感器。 其精度溼度+-5%RH， 溫度+-2℃，量程溼度20-90%RH， 溫度0~50℃。廣泛應用在氣象站、家電、除溼器等。
1.硬件原理圖
DHT11實物如圖10.4所示。
圖10.4 DHT11傳感器
引腳說明如表10.1所示：
|
Pin |
名稱 |
備註 |
|
1 |
VDD |
供電，3~5.5V DC |
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2 |
DATA |
串行數據，單總線。使用上拉電阻拉高，上拉電阻推薦阻值範圍：4.7K~5.1K。 |
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3 |
NC |
空腳，請懸空 |
|
4 |
GND |
接地 |
DHT11和單片機連接原理圖如圖10.5所示。
圖10.5 連接原理圖
2.工作原理
DHT11使用單一總線通信，即DATA引腳和單片機連接。DATA總線要麼處於空閒狀態，要麼處於通信狀態。
空閒狀態：當單片機沒有與DHT11通信時，總線處於空閒狀態，在上拉電阻的作用下，DATA引腳處於高電平。
通信狀態：當單片機和DHT11正在通信時，總線處於通信狀態。
一次完整的通信過程如下：
（1）單片機將驅動總線的IO配置爲輸出模式，準備向DHT11發送數據。
（2）單片機將總線拉低至少18ms，以此來發送起始信號。再將總線拉高並延時20~40us，以此表示起始信號結束。
（3）單片機將驅動總線的IO配置成輸入模式，準備接收DHT11的數據。
（4）當DHT11檢測到單片機發送得到起始信號後，就開始應答，回傳採集到的傳感器數據。DHT11先將總線拉低80us作爲對單片機的應答（ACK），然後將總線拉高80us。起始信號和應答信號時序圖如圖10.6所示。
圖10.6 起始應答時序圖
（5）DHT11應答單片機後，接下來回傳溫溼度數據，以固定的幀格式發送，格式如圖10.7所示。
圖10.7 幀格式
（5）當一幀數據傳輸完成後，DHT11釋放總線。
整個通信的時序圖如圖10.8所示。
圖10.8 完整時序圖
一幀爲40個bit，而每一個bit的傳輸時序邏輯爲：每一個bit都以50us的低電平（DHT11將總線拉低）爲先導，然後緊接着DHT11拉高總線，如果這個高電平持續時間爲26~28us，則代表邏輯0，如果持續70us則代表邏輯1。
邏輯0信號時序圖如圖10.9所示。
圖10.9 邏輯0時序圖
邏輯1信號時序圖如圖10.10所示。
圖10.10 邏輯1時序圖