第一章：项目概述与需求分析
做嵌入式气象站，第一步不是画原理图，也不是焊板子。
而是想清楚——你到底要测什么？
我见过不少新手，上来就选了一堆高大上的传感器，结果做到一半发现主控引脚不够，或者通信距离达不到要求。嗯，这种坑我踩过不止一次。
1.1 气象站功能定义
先问自己几个问题：
- 这个气象站放在哪里？阳台？楼顶？还是野外？
- 需要实时上传数据，还是本地存储？
- 供电怎么解决？电池？太阳能？还是插电？
我个人习惯，先把功能清单列出来，再逐条确认。
一个典型的气象站，至少需要：
- 温湿度监测：基础中的基础，没啥好说的
- 气压测量：用来辅助天气预报，也能算海拔
- 风速风向：这个稍微麻烦点，机械结构要考虑
- 数据上传：WiFi、LoRa、4G，看场景选
- 本地显示：OLED或者LCD，调试时特别有用
我的经验：功能清单里最好留20%的余量。比如你计划用8个IO，实际选芯片时按10个来算。为什么？因为后期加功能、改需求是常态。
1.2 传感器选型
传感器选型，说白了就是平衡性能、成本和功耗。
温湿度传感器
市面上常见的就那几款：
| 型号 | 精度 | 接口 | 功耗 | 价格 |
|---|---|---|---|---|
| DHT22 | ±0.5°C, ±2%RH | 单总线 | 中等 | 便宜 |
| SHT30 | ±0.3°C, ±2%RH | I2C | 低 | 适中 |
| BME280 | ±1°C, ±3%RH | I2C/SPI | 极低 | 稍贵 |
我建议用BME280。为什么？因为它把温湿度、气压三合一了。省PCB面积，也省调试时间。我在一个项目里用过DHT22，结果发现湿度数据飘得厉害，后来换成SHT30才稳定下来。
气压传感器
如果你选了BME280，气压就顺带解决了。如果单独选，BMP280或者MS5611都行。注意一点：气压传感器对PCB布局敏感，别把它放在发热元件旁边。我曾经把BMP280放在LDO边上，读数高了5hPa，找了半天原因。
风速风向传感器
这个比较特殊。市面上有成品模块，比如三杯式风速计+风向标，输出脉冲信号或模拟电压。也有用超声波原理的，精度高但贵。
我的建议：
- 如果预算有限，用脉冲式风速计，简单可靠
- 如果要求高精度，上超声波式，但要做好防护
- 风向传感器注意安装方向，校准很关键
避坑指南：我曾经用过一个便宜的风速计，结果轴承生锈，三个月就卡死了。后来换了不锈钢轴承的版本，用了两年都没问题。室外设备，防护等级至少IP65。
1.3 主控芯片选型
主控芯片的选择，决定了整个项目的开发难度和成本。
目前主流就两个方向：
STM32
- 优点：生态成熟，资料多，稳定性好
- 缺点：不带WiFi/BLE，需要外挂模块
- 适合：对功耗和实时性要求高的场景
ESP32
- 优点：自带WiFi+蓝牙，性价比高
- 缺点：ADC精度一般，功耗偏高
- 适合：需要无线通信、快速原型验证
我个人怎么选？
如果气象站需要长时间野外运行，用STM32L系列，功耗低，配合LoRa模块。如果是室内或者阳台，用ESP32，省一个通信模块的钱。
你想想看，ESP32的WiFi功耗在80mA左右，而STM32L0跑起来才几mA。电池供电的话，差距就出来了。
1.4 通信方式选择
通信方式，说白了就是数据怎么传回来。
| 方式 | 距离 | 功耗 | 成本 | 适用场景 |
|---|---|---|---|---|
| WiFi | 几十米 | 高 | 低 | 室内/有电源 |
| LoRa | 几公里 | 极低 | 中 | 野外/电池供电 |
| 4G | 无限 | 高 | 高 | 偏远/无网络覆盖 |
我的建议：
- WiFi：适合城市环境，家里或办公室用
- LoRa：适合农田、山区，但需要自建网关
- 4G：适合真正偏远的地方，但流量费要考虑
核心思路：通信方式决定了功耗和部署成本。我做过一个项目，客户非要4G，结果一年流量费比硬件还贵。后来换成LoRa，虽然前期搭网关麻烦点，但长期看划算得多。
嗯，到这里，项目概述和需求分析就差不多了。
下一章，我们会开始画系统框图，然后进入原理图设计阶段。到时候我会详细讲每个模块怎么连接、怎么布局。
记住一句话：前期想得越清楚，后期改板子的次数就越少。