气象站·集成实战

01

气象站系统概述 概览

项目背景、系统架构、功能需求与非功能需求分析。

02

硬件平台选型 选型

主控芯片(STM32/ESP32)对比、传感器选型、通信模块选型。

03

开发环境搭建 环境

Keil/IAR/ESP-IDF配置、调试器驱动、串口工具使用。

04

传感器驱动(I) 温湿度

SHT30/DHT22数据手册、I2C时序与驱动代码实现。

05

传感器驱动(II) 气压

BMP280/LPS22HB SPI/I2C驱动、校准与滤波算法。

06

传感器驱动(III) 风速风向

超声波/机械式脉冲捕获与PWM信号解析。

07

传感器驱动(IV) 雨量

翻斗式雨量传感器中断计数与防抖动处理。

08

数据采集与处理 ADC/融合

ADC采样(光照/紫外线)、多传感器数据融合、异常值剔除。

09

RTC与时间同步 时钟

DS3231驱动、NTP时间同步(ESP32)、时间戳管理。

10

数据存储方案 存储

SD卡(FATFS)、Flash(SPIFFS/LittleFS)、数据分区策略。

11

通信协议(I) UART/Modbus

UART通信与Modbus-RTU协议实现、数据帧封装解析。

12

通信协议(II) SPI/DMA

SPI多设备通信、DMA传输优化、环形缓冲区设计。

13

通信协议(III) I2C

I2C多主通信、时钟延展处理、错误重试机制。

14

无线通信(I) LoRa

SX1278驱动、CAD信道检测、数据包重传机制。

15

无线通信(II) NB-IoT

BC26 AT指令集、MQTT协议接入、数据上云。

16

无线通信(III) WiFi

ESP32热点/Station模式、HTTP/HTTPS数据上报。

17

低功耗设计 功耗

STM32/ESP32低功耗模式、外设电源管理、唤醒源配置。

18

电源管理 供电

太阳能充电、锂电池保护、电源路径管理、电量监测。

19

系统任务调度 FreeRTOS

任务创建/优先级、消息队列、信号量与互斥锁。

20

看门狗与可靠性 可靠性

IWDG/WWDG配置、任务死锁检测与恢复。

21

Bootloader设计 OTA

固件升级、双区备份、CRC校验与签名验证。

22

数据协议设计 序列化

JSON/Protobuf、自定义二进制协议、数据压缩。

23

上位机开发(I) PyQt5

Python PyQt5串口调试工具、数据实时曲线显示。

24

上位机开发(II) C# WinForm

C# WinForm数据管理、SQLite存储与查询。

25

云平台对接 IoT

阿里云IoT/OneNET、设备影子、规则引擎配置。

26

系统集成测试 联调

硬件-软件联合调试、传感器一致性验证、通信压力测试。

27

环境适应性测试 环境

高低温(-20℃~60℃)、湿度95%RH、盐雾测试。

28

EMC测试与整改 EMC

辐射/传导发射、静电放电(ESD)防护设计。

29

可靠性测试 可靠性

MTBF计算、加速寿命试验(ALT)、振动与跌落测试。

30

项目交付与文档 交付

技术文档、测试报告、生产工装、量产注意事项。