硬件平台选型：主控芯片、传感器与通信模块
做嵌入式气象站，第一步就是选型。说白了，就是给这个系统挑「大脑」、「五官」和「嘴巴」。
我这些年经手过不少气象站项目，从农业大棚到小型科研站都碰过。选型这事儿，真不能光看参数表。你想想看，一个传感器选错了，后面整个数据链路都得跟着改，那叫一个头疼。
好，咱们直接进入正题。
主控芯片：STM32 vs ESP32
这两款芯片，可以说是嵌入式圈子的「绝代双骄」。我个人的习惯是，先看项目需不需要联网，再决定用谁。
| 对比项 | STM32（以F103为例） | ESP32 |
|---|---|---|
| 核心架构 | Cortex-M3/M4 | Xtensa LX6 双核 |
| 主频 | 72MHz ~ 240MHz | 160MHz ~ 240MHz |
| WiFi/蓝牙 | 无（需外挂模块） | 内置双模蓝牙+WiFi |
| 功耗 | 低（可做到uA级待机） | 较高（WiFi开启时约80mA） |
| 开发难度 | 中等（HAL库较复杂） | 较低（Arduino生态友好） |
| 价格（批量） | ￥8 ~ ￥25 | ￥12 ~ ￥30 |
| 实时性 | 优秀（硬件定时器精准） | 良好（FreeRTOS原生支持） |
我的建议：
- 如果做有线传输或低功耗电池供电的气象站，选STM32。我在一个高山气象站项目里用过STM32L0系列，一节18650电池撑了半年。
- 如果做WiFi联网或快速原型验证，选ESP32。说白了，ESP32自带WiFi，省掉一个通信模块的钱和布线麻烦。
一个小技巧：ESP32的ADC线性度不太好，测模拟传感器时容易有误差。我建议用外部ADC芯片，比如ADS1115，精度会好很多。
传感器选型：温湿度、气压、风速风向
传感器是气象站的「五官」。选错了，数据就是垃圾。嗯，这里我踩过不少坑。
温湿度传感器
市面上最常见的就两种：DHT11和SHT30。
- DHT11：便宜（￥3左右），但精度差（±2°C，±5%RH）。适合做演示，别当真数据用。
- SHT30：贵一点（￥8左右），精度高（±0.3°C，±2%RH）。我建议直接上这个。
我曾经在一个项目中用了DHT11，结果数据跟旁边专业气象站差了4°C。后来换成SHT30，数据就对上了。所以，别省那几块钱。
气压传感器
推荐BMP280或BME280。BME280比BMP280多了一个湿度测量功能，但价格也贵一倍。
- BMP280：精度±1hPa，适合做高度计和气压趋势分析。
- BME280：精度更高，还能测湿度，但功耗稍大。
我个人习惯用BMP280，因为气压数据变化慢，没必要用BME280的湿度功能——温湿度已经有SHT30了。
风速风向传感器
这部分比较特殊。市面上有机械式和超声波式两种。
- 机械式：便宜（￥50~￥200），但容易卡死。我在一个沿海项目里，机械风速计用了三个月就锈死了。
- 超声波式：贵（￥500+），但无机械磨损，精度高。适合长期无人值守。
如果你做的是教学或低成本项目，可以用霍尔传感器+风杯的方案。我自己做过一个，用霍尔开关测风杯转速，再用ADC读风向电位器，成本控制在￥80以内。
注意：风速风向传感器通常输出的是脉冲信号或模拟电压。主控芯片需要配置外部中断或ADC来读取。ESP32的ADC线性度不好，建议用外部ADC或直接选数字输出的传感器。
通信模块选型
气象站的数据最终要传出去。怎么传？看场景。
| 通信方式 | 适用场景 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|---|
| WiFi（ESP32内置） | 室内或短距离（<100m） | 免布线，直接上云 | 功耗高，依赖路由器 |
| LoRa | 野外、远距离（1~10km） | 低功耗，穿透力强 | 速率低（仅几百bps） |
| NB-IoT | 蜂窝网络覆盖区 | 运营商网络，稳定 | 需要SIM卡，有流量费 |
| 4G/5G | 高速率、大带宽 | 速度快，实时性高 | 功耗高，模块贵 |
| 蓝牙 | 手机直连、近距离 | 简单，无需网关 | 距离短（<10m） |
我的推荐：
- 教学或室内项目：直接用ESP32的WiFi，省事。
- 野外长期监测：LoRa + 网关。我做过一个农业气象站，用LoRa把数据传到1.5公里外的网关，再通过4G上云，效果很好。
- 城市环境：NB-IoT，不用自己建网关，插卡就能用。
避坑指南：我曾经在LoRa项目里踩过一个坑——天线没选对。433MHz的天线长度约17cm，如果用了2.4GHz的天线，通信距离直接缩水到十分之一。所以，天线一定要匹配频率。
总结一下选型思路
说白了，选型就是三个问题：
- 要不要联网？要 -> ESP32；不要 -> STM32。
- 传感器精度够不够？温湿度用SHT30，气压用BMP280，风速风向看预算。
- 数据怎么传？近距离WiFi，远距离LoRa，有蜂窝信号用NB-IoT。
你想想看，把这些定下来，硬件平台就基本成型了。下一章咱们开始画原理图，到时候再细聊每个引脚的连接。