SmartPetFeeder_STM32
WiFi 与 MQTT 通信模块说明
本工程中的 dx_wf_24.c 实现了基于 ESP8266/ESP32 AT 指令集的 WiFi 与 MQTT 通信功能,主要特性包括:
- 串口 DMA 接收与发送:使用 STM32 的 UART + DMA 实现高效数据收发,支持 IDLE 中断检测帧尾。
- WiFi 连接管理:通过 AT 指令自动连接指定 SSID 和密码的 WiFi 网络。
- MQTT 客户端功能:
- 自动生成唯一 ClientID(基于系统 Tick 与 STM32 UID);
- 支持设置用户名、密码;
- 连接指定 MQTT 服务器(支持自定义 Host 和 Port);
- 双主题订阅:
petfeeder/control(控制指令)和petfeeder/config(配置更新); - 支持 RAW 数据发布(
AT+MQTTPUBRAW),适用于 JSON 等结构化数据; - 自动处理 MQTT 断线重连事件(通过
+MQTTDISCONNECTED监测)。
- 消息解析:解析
+MQTTSUBRECV格式的订阅消息,提取主题与负载内容。 - 状态上报:
- 设备上线时自动发布
{"status":"online"}到petfeeder/status主题(retain=1); - 支持传感器数据上报至
petfeeder/sensor主题。
- 设备上线时自动发布
注意:当前实现为单任务模型,在
wifi_task_mqtt中完成初始化、连接、订阅及消息处理循环。
SNTP 网络时间同步功能
本工程还实现了 SNTP (Simple Network Time Protocol) 网络时间同步功能,主要特性包括:
- 自动时间同步:在 MQTT 连接成功后自动获取网络时间并同步到本地。
- 中国时区支持:默认配置为中国时区(UTC+8),使用
cn.ntp.org.cn作为 NTP 服务器。 - 时间获取与存储:提供 API 接口获取当前网络时间,并存储在内部结构体中。
- 时间有效性检查:提供函数检查获取的时间是否有效。
主要函数接口:
WIFI_Enable_SNTP():启用 SNTP 功能并配置 NTP 服务器WIFI_Get_SNTP_Time():获取当前网络时间WIFI_Get_Current_Time():获取存储的当前时间(返回结构体副本)WIFI_Is_Time_Valid():检查时间是否有效
MP3 音频播放功能
本工程集成了 MP3 音频播放功能,用于提供各种系统状态和事件的语音提示。相关的音频索引定义在 Core/Bsp/BSP_Device/bsp_mp3/mp3_play_index.h 文件中。
音频提示分类:
系统状态与初始化
SYS_POWER_ON(1): 系统上电完成,智能宠物喂食系统启动完成,进入待机模式WIFI_CONNECT_OK(2): WiFi连接成功,云平台数据同步已开启WIFI_CONNECT_FAIL(3): WiFi连接失败,请检查网络配置
喂食模块
FEED_AUTO_START(4): 自动喂食启动,步进电机开始出粮FEED_IN_PROGRESS(5): 正在出粮,称重模块实时监测中FEED_COMPLETE(6): 喂食完成,当前食物重量已达设定值FEED_MANUAL_TRIGGER(7): 手动喂食指令已接收,开始出粮FOOD_LOW_ALARM(8): 食物余量不足警告,请及时添加
喂水模块
WATER_REFILL_START(9): 水位低于阈值,水泵启动,开始自动补水WATER_REFILL_DONE(10): 补水完成,水位已达设定上限WATER_LOW_ALARM(11): 水位过低警告,请检查水源或水泵WATER_PIR_REFILL(12): 检测到宠物靠近且水位偏低,启动自动补水
模式切换
MODE_AUTO(13): 已切换至自动运行模式MODE_MANUAL(14): 已切换至手动控制模式
参数设置
PARAM_SAVE_OK(15): 参数设置已保存,系统配置已更新PARAM_TIME_SET(16): 自动喂食时间已更新PARAM_WEIGHT_SET(17): 喂食重量阈值已更新
远程控制与异常
REMOTE_CMD_RECEIVED(18): 接收到微信小程序远程控制指令DATA_UPLOAD_FAIL(19): 数据上传失败,请检查网络连接SYS_ERROR_ALARM(20): 系统检测到异常,请检查硬件模块
使用说明:
系统通过调用相应的音频索引值来播放对应的提示音,为用户提供直观的听觉反馈,增强用户体验。
FreeRTOS任务架构与系统功能
系统概述
本智能宠物喂食器系统基于FreeRTOS实时操作系统,采用多任务架构实现模块化功能。系统包含6个主要任务,分别负责不同的功能模块。
任务列表与优先级
| 任务名称 | 堆栈大小 | 优先级 | 功能描述 |
|---|---|---|---|
| defaultTask | 256*4字节 | High1 | 系统默认任务,负责初始化核心组件(LED、日志、RTC、MP3) |
| wifi_mqtt | 3000*4字节 | High | WiFi和MQTT通信任务,负责网络连接和数据传输 |
| LCD_SHOW_Task | 1024*4字节 | High | LCD显示任务,负责显示系统状态和信息 |
| button | 512*4字节 | Realtime2 | 按钮处理任务,负责检测和处理按键输入 |
| sensor | 1024*4字节 | Normal | 传感器数据采集任务,负责读取温湿度和重量数据 |
| step_motor | 512*4字节 | Normal | 步进电机控制任务,负责执行喂食操作 |
主要数据结构
LCD页面枚举 (LCD_Page_t)
typedef enum {
LCD_PAGE_TIME = 0, // 时间显示页面
LCD_PAGE_TEMP_HUMI, // 温湿度页面
LCD_PAGE_FOOD_WEIGHT, // 食物重量页面
LCD_PAGE_WATER_LEVEL, // 水位页面
LCD_PAGE_SYSTEM_STATUS // 系统状态页面
} LCD_Page_t;
传感器数据结构体 (Sensor_Data_t)
typedef struct {
float temperature; // 温度值
float humidity; // 湿度值
float food_weight; // 食物重量
uint8_t water_level; // 水位状态 (0=无水, 1=有水)
uint8_t system_mode; // 系统模式 (0=手动, 1=自动)
} Sensor_Data_t;
喂食控制命令枚举 (Feed_Cmd_t)
typedef enum {
FEED_CMD_NONE = 0, // 无命令
FEED_CMD_MANUAL, // 手动喂食
FEED_CMD_AUTO, // 自动喂食
FEED_CMD_REMOTE, // 远程喂食
FEED_CMD_TEST // 测试喂食
} Feed_Cmd_t;
全局变量
current_page: 当前LCD显示页面sensor_data: 传感器数据lcd_force_refresh: 强制刷新标志(RTC更新时设置)system_mode: 系统模式(1=自动模式,0=手动模式)feeding_in_progress: 喂食进行中标志feed_command: 喂食命令标志feed_angle: 喂食角度(默认90度)feed_amount: 喂食份数
各任务详细功能
1. defaultTask (默认任务)
- 初始化运行LED
- 初始化日志系统 (easylogger)
- 初始化RTC管理模块
- 初始化MP3模块并播放系统启动音
- 主循环:闪烁运行LED(1秒开,1秒关)
2. LCD_SHOW_Task (LCD显示任务)
- 显示5个不同页面:
- 时间页面: 显示当前时间和日期
- 温湿度页面: 显示温度和湿度值
- 食物重量页面: 显示食物重量和状态(LOW/MEDIUM/GOOD)
- 水位页面: 显示水位状态(NO WATER/WATER OK)
- 系统状态页面: 显示MQTT连接状态、系统模式、喂食状态
- 刷新策略:
- 时间页面和系统状态页面:每30秒刷新
- 其他页面:每2秒刷新
- 支持RTC时间更新回调,时间更新时立即刷新显示
3. sensorTask (传感器任务)
- HX711称重传感器校准(零点校准)
- AHT30温湿度传感器初始化
- 循环读取温湿度数据(每2秒一次)
- 循环读取食物重量数据(每2秒一次)
- 更新全局传感器数据结构
4. button_task (按钮任务)
- 初始化6个按钮/传感器:
- KEY1: 模式切换(自动/手动)
- KEY2: 手动喂食(仅手动模式有效)
- KEY3: 切换显示界面
- KEY4: 长按设置时间
- M3_IO: 水位传感器
- HC_SR505: 人体存在传感器
- 主循环:每5ms检测一次按钮状态
5. step_motor_task (步进电机任务)
- 初始化步进电机
- 检查喂食命令队列
- 执行喂食操作:
- 根据命令类型播放相应音频
- 控制步进电机旋转指定角度和份数
- 等待食物落下(3秒)
- 停止电机并播放完成音效
6. wifi_task_mqtt (WiFi和MQTT任务)
- 在外部文件中实现
- 负责WiFi连接和MQTT通信
- 处理远程控制指令
按键功能说明
| 按键 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|
| KEY1 | 模式切换 | 单击切换自动/手动模式,播放相应音效 |
| KEY2 | 手动喂食 | 仅在手动模式下有效,触发90度单份喂食 |
| KEY3 | 显示切换 | 单击切换到下一个LCD页面 |
| KEY4 | 时间设置 | 长按进入时间设置模式(待实现) |
| M3_IO | 水位检测 | 检测水位状态,更新传感器数据 |
| HC_SR505 | 人体存在 | 检测人体接近(待实现更多功能) |
喂食控制流程
- 请求阶段: 通过
Request_Feed()函数提交喂食请求 - 命令传递: 设置全局变量
feed_command,feed_angle,feed_amount - 执行阶段:
step_motor_task检测到命令后调用Execute_Feed() - 动作执行:
- 播放相应音频提示
- 步进电机旋转指定角度和份数
- 等待食物落下
- 播放完成音效
- 状态恢复: 清除喂食进行中标志
LCD页面刷新策略
- 时间页面和系统状态页面: 每30秒刷新,但每100ms检查一次页面切换
- 其他页面: 每2秒刷新
- 强制刷新: RTC时间更新时立即刷新显示
系统模式
- 自动模式 (system_mode=1): 系统根据预设规则自动执行喂食
- 手动模式 (system_mode=0): 用户通过按键或远程控制手动触发喂食
音频反馈系统
系统通过MP3模块提供丰富的音频反馈,包括:
- 系统启动音
- 模式切换提示
- 喂食开始和完成提示
- 错误报警音
- 远程控制接收提示
数据流
传感器采集 → sensor_data更新 → LCD显示更新 → 用户查看
按键输入 → 模式/喂食控制 → 状态更新 → LCD/音频反馈
远程指令 → MQTT接收 → 喂食控制 → 执行反馈
扩展接口
Request_Feed(): 外部请求喂食接口Get_System_Mode(): 获取当前系统模式Set_System_Mode(): 设置系统模式LCD_UpdateSensorData(): 更新传感器数据LCD_GetSensorData(): 获取传感器数据指针
注意事项
- HX711称重传感器首次使用时需要执行校准流程
- 喂食过程中不接受新的喂食请求
- 手动喂食仅在手动模式下有效
- RTC时间通过网络同步,网络断开时使用本地RTC时间
Description
Languages
C
96.9%
Assembly
1.9%
JavaScript
0.9%
C++
0.2%