【2022得捷创新设计大赛】知心相框——基于STM32H745的网络天气数码相框（最终版）

xusiwei1236

【2022得捷创新设计大赛】知心相框——基于STM32H745的网络天气数码相框（最终版） [复制链接]

本帖最后由 xusiwei1236 于 2022-11-2 00:36 编辑

知心相框——基于STM32H745的网络天气数码相框

项目简介

宣传语：

是相框，也是日历；可以放在床头，也可以摆在桌上；记录你的欢乐，也懂得你的冷暖~

正式点的介绍：

电子相框是显示数码照片而非纸质照片的相框。与传统的纸质相框相比，它具有可自由打印，易于更新和可回收的优点。

在本项目中，我在STM32H745开发板上实现了基于RT-Thread和LVGL的网络天气数码相框。天气查询使用了高德的云服务，服务端是高德提供的开放接口，客户端是自己开发的。另外，由于ST和RT-Thread官方均没有对STM32H745上运行RT-Thread做支持，本项目也可以作为STM32H745上运行RT-Thread的基础版本。由于RT-Thread和LVGL的轻量性，该项目可以很容易地移植到类似的成本较低的硬件方案上。

本项目是 【赋能物联网——2022得捷创新设计大赛】 参赛项目，大赛链接：https://www.eeworld.com.cn/huodong/digikey_iot_contest_2022/?sid=102

作品帖首发于电子工程师世界论坛EEWorld.com，详情请移步论坛的大赛专区：https://bbs.eeworld.com.cn/forum-275-1.html

系统框图

硬件框图

整个作品中，硬件部分包括：

STM32H745-DISCO开发板，作为主控，同时使用了板上的按键、液晶触摸屏、eMMC、SDRAM等外设；
ESP-01S模组，用于实现Wi-Fi联网；

主控STM32H745片上硬件资源使用了GPIO、UART、I2C、LTDC、SDMMC、FMC，分别用于实现：

GPIO，用于支持用户按键；
UART，和ESP-01S模组连接，用于实现WiFi联网；
I2C，和触摸屏的触摸信号连接，用于支持屏幕触摸；
LTDC，和液晶屏LCD接口连接，用于支持图形用户界面（GUI）显示；
SDMMC，和eMMC存储芯片连接，用于支持文件系统，实现保存图片文件、配置信息；
FMC，和SDRAM芯片连接，用于扩展RAM空间，实现图片文件加载到内存；

软件框图

软件主要功能划分如下：

软件整体基于RT-Thread操作系统，使用了系统自带的一些组件和一些外加软件包。

业务功能通过几个线程实现：

界面线程
按键线程
网络线程
图片扫描线程（其实不用独立线程也可以，所以图上就没画出来了）

每个线程具体执行的工作如图中的文字描述；

功能说明

本节描述相关功能的软件实现原理。

基础软件移植

由于RT-Thread目前还不支持STM32H745芯片，这部分主要开发工作包括：

RT-Thread系统移植；
基础外设支持（串口、片上SRAM、片上Flash）；

本项目中，这部分主要工作在于移植了RT-Thread系统最小系统。

图形用户界面

图形用户界面主要基于开源的LVGL，以RT-Thread软件包形式集成到项目上。这部分除了LVGL开源代码外，本项目开发的部分有：

添加了STM32H745-DISCO开发板的LCD屏幕对接LVGL；
添加了STM32H745-DISCO开发板的触摸对接LVGL；
添加了STM32H745-DISCO开发板的SDRAM芯片支持，用于支持显示png图片；
添加了LVGL测试界面（benchmark、music、widgets）；
添加了作评的两个业务界面代码；

本项目中，这部分主要工作在于为LVGL开发了显示、触摸驱动、SDRAM支持，以及完成业务界面代码。

配置和照片保存

配置和照片保存，主要实现方式：

为STM32H745-DISCO开发板的eMMC添加了RT-Thread块设备驱动；
将eMMC块设备格式化为FATFS格式；
添加了开机自动挂载eMMC到/mnt目录；
添加了FlashDB软件包，用于支持用户配置保存；
创建了/mnt/kvdb目录，用于保存用户配置的kvdb文件；
创建了/mnt/img目录，用于保存照片；

本项目中，这部分主要工作在于为eMMC开发了RT-Thread驱动，以及实现了业务数据、图片文件的存储。

联网和天气查询

联网和天气查询，主要实现方式：

添加了搜狐IP查询，实现查询当前公网IP地址；
添加了高德定位，实现根据公网IP地址定位大概位置（可以精确到行政区县级别）；
添加了高德天气，实现根据所在区县查询当前天气；
开启了RT-Thread的SAL组件、at_socket组件，用于和at_device对接；
添加了at_device软件包，用于构造esp8266 AT命令，以及解析esp8266 AT的输出；
配置了UART2，用于支持ESP-01S模组的输入输出；

本项目中，这部分主要工作在于开发了搜狐IP查询、高德定位、高德天气客户端代码，以及实现了WiFi联网等相关业务的实现。

图片上传到设备

图片传到设备，主要实现方式：

通过WiFi网络，使用TFTP协议；
设备端使用，RT-Thread的netutils软件包，提供了TFTP服务的实现，只需要打开相应配置即可；
PC端借助已有的TFTP客户端（如Linux的tftp命令，Windows MobaXterm也有tftp命令）；

本项目中，这部分主要工作在于大量调试工作。

连接ESP-01S模组

开发板硬件修改

默认情况下：

开发板的STMOD#2连接的是PB15（通过SB13零欧电阻），STMOD#3连接的是PI2（通过SB11零欧电阻）：

需要修改为：去除SB11和SB13两个零欧电阻，短接SB12和SB16两个空位；

修改后实物图：

模组连接方式

前面已经介绍了，模组用的ESP-01S（很容易买到）。

连接方式如下图：

（图中右下角黑色的是ESP-01S模组，蓝色是开发板附赠的STMod扩展板）

项目链接

源码仓库：

链接已隐藏，如需查看请登录或者注册

效果演示

演示视频： https://www.bilibili.com/video/BV1Re4y127JD/

项目总结

感谢得捷赞助本次大赛。

项目开发初期决定使用RT-Thread实时操作系统（RTOS）和LVGL图形用户界面（GUI）框架，不是ST官方CubeMX工具已经支持的FreeRTOS和STemWin，同时RT-Thread官方也尚未支持STM32H745芯片和开发板。因此，整个开发过程中，底层驱动的支持部分的难度和工作量均比预想的要大。

因为官方的CubeMX工具支持的FreeRTOS中所有片上硬件资源以及板载外设均已经支持了，而且经过了官方开发人员的测试验证。使用RT-Thread和LVGL，所有片上硬件和板上外设驱动需要自己移植、开发、验证。期间因为硬件功能调试，查阅了大量资料，花费了很多时间和精力。

另外，也正是因为使用了RT-Thread和LVGL，这一套非官方支持的基础技术架构。顺便复习了很多硬件相关的知识点，同时实操了RT-Thread的驱动开发，这也是过程中收获或者收益最大的内容。

模板Word文档：

2022得捷创新设计大赛-知心相框-作品文档.docx (1.97 MB, 下载次数: 8)

xusiwei1236

PS：在管理员的建议下，重新整理了一下eeword这边的文档和作品帖（码云代码仓里面的文档变化不大），由于之前发的帖子已经超过三天不能修改了，所以重新发了一个帖子。

lugl4313820

用心写了这么多，看来不管得不得奖，还是很有收获的。

HonestQiao

为许老师点赞！

设计规划详细，功能细致全面，是学习的好材料，实际落地也是棒棒的！！！

donatello1996

Dalao Xu is lihaility

Juggernaut

写的很好

lansebuluo

框架很有条理

UUC

donatello1996 发表于 2022-11-2 22:54 Dalao Xu is lihaility

lihaility是什么意思，是不是very formidable，奥利给的意思

UUC

介绍的很详细，成果展示也很不错，做个标记，抽空仔细阅读学习一下

skzqsd

谢谢分享，介绍的很全面，使用RT-Thread和GUI界面是个很强的方案，有很强的启发意义。