基于STM32F107与RT-Thread的数据采集器方案设计与解析

作者孙冬梅：南京工业大学自动化与电气工程学院博士、副教授

设计了基于STM32F107设计的数据采集器，实现多种数据（串口、CAN口）采集处理后通过 GPRS模块 无线上传。重点编写了CAN设备驱动； 使用设备方式实现GPRS模块串口数据的上传下载；最后提出了使用线程过程中出现的一些问题。

一、 功能分析

系统功能如图1 所示，不算太复杂。由于下级传感器模块的上报的数据内容很多，导致编写处理程序内容较多。

二、CAN驱动编写

为了模块化地处理传感器的主动上报数据，CAN设备不再用以前的中断处理，而是采用了RTT的设备框架，重新编写了device的驱动。研究RTT里的CAN总线收发设备:

发现只有框架，没有内容。就仿着串口写一个candevice。研究组件使用 中的串口驱动：

这是一个读代码的过程，弄清楚框架后，编写类似于linux中的驱动编写。

以上程序全部写好后，就可以使用设备通用操作函数来操作CAN。在主程序中首先要初始化设备，再注册设备。

三、设备方式实现串口数据处理

GPRS模块使用实际上是串口数据的收到处理。首先创建gprswatch进程，用来监控串口接收数据。

void gprswatch(void){
  rt_thread_t thread;
  thread = rt_thread_find("gprswatch");
  if( thread != RT_NULL)
    rt_thread_delete(thread);
  /* 创建gprswatch线程*/
  thread = rt_thread_create("gprswatch",
  gprswatch_entry, RT_NULL,
  0x1000, 0x12, 200);
  
  /* 创建成功则启动线程*/
  if( thread != RT_NULL)
  {
    rt_thread_startup(thread);
    //rt_thread_delay(RT_TICK_PER_SECOND/2);
  } }

监视GPRS串口线程中，当收到串口数据后，接收并分析，置位网络状态。

/* 监视GPRS串口线程入口*/void gprswatch_entry(void* parameter){
  rt_err_t result = RT_EOK;
  rt_uint32_t event;
  unsigned char gprs_rx_buffer[GPRS_RX_LEN]={0x00};
          
  while(1)
  {
      result = rt_event_recv(&rev_event, 
         REV_MASK, RT_EVENT_FLAG_OR | RT_EVENT_FLAG_CLEAR, 
         RT_WAITING_FOREVER, &event);
      if (result == RT_EOK)
      {
        if (event & REV_DATA)
        {
          rt_memset(gprs_rx_buffer,0x00,sizeof(gprs_rx_buffer));
          rt_thread_delay(RT_TICK_PER_SECOND/10);
          rt_device_read(gprs_device, 0, gprs_rx_buffer, GPRS_RX_LEN);
          rt_kprintf(gprs_rx_buffer);
        
        /*监视GPRS模块接收数据*/
          if(rt_strstr((char const*)gprs_rx_buffer,"MYURCCLOSE: 0"))//网络断
          {
            net_status = CONNECT_ERROR;
            rt_kprintf("
网络断。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
 ");
          }
          else if(rt_strstr((char const*)gprs_rx_buffer,"Call Ready"))//模塊重啟
          {
            net_status = CONNECT_NULL;
            rt_kprintf("
模塊重啟。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
 ");
          }
          else if(rt_strstr((char const*)gprs_rx_buffer,"+CPIN: NOT READY"))//卡被拔出
          {
            net_status = CONNECT_ERROR;
            rt_kprintf("
卡被拔出。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
 ");
          }
          else if(rt_strstr((char const*)gprs_rx_buffer,"$MYURCACT: 0,0"))//網絡斷開
          {
            net_status = CONNECT_DISCONNECT;
            rt_kprintf("
网络断开。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
 ");
          }
          else if(rt_strstr((char const*)gprs_rx_buffer,"MYURCREAD: 0"))//有网络数据
          {
            net_status = CONNECT_GPRSDATAIN;
          }
          else if(rt_strstr((char const*)gprs_rx_buffer,"+CMTI:"))//有短信来
          {
            net_status = CONNECT_MSGDATAIN;
          }
          else 
          { 
          }
        }
        if (event & REV_STOPWATCH)
        {
          return;
        }
      }
    }}

在程序其它地方完成对应GPRS模块的监控和操作。对GPRS模块读和写操作也编写了一个设备操作函数，主要是利用前面编写的gprswatch线程操作：

/*GPRS模块发送和接收*/rt_bool_t gprs_send_data_package(unsigned char *cmd,char *ack,rt_uint32_t waittime, rt_uint8_t retrytime, rt_uint32_t len){
  rt_bool_t res = RT_FALSE; 
  rt_err_t result = RT_EOK;
  rt_uint32_t event;
  unsigned char gprs_rx_buffer[GPRS_RX_LEN]={0x00};
  rt_thread_t thread;
  
  thread = rt_thread_find("gprswatch");
  if( thread != RT_NULL)
  {
    rt_thread_delete(thread);
  }   
  
  do 
  {
    rt_device_write(gprs_device, 0, cmd, len);   
    result = rt_event_recv(&rev_event, 
       REV_MASK, RT_EVENT_FLAG_OR | RT_EVENT_FLAG_CLEAR, 
       waittime*RT_TICK_PER_SECOND, &event);
    if (result == RT_EOK)
    {
      if (event & REV_DATA)
      {
        rt_memset(gprs_rx_buffer,0x00,sizeof(gprs_rx_buffer));
        rt_thread_delay(RT_TICK_PER_SECOND/2);
        rt_device_read(gprs_device, 0, gprs_rx_buffer, GPRS_RX_LEN);
        rt_kprintf(gprs_rx_buffer);
        
        if(rt_strstr(cmd,MSG_IMSI))//如果是读IMSI 解析出IMSI数据
        {
          unsigned char *addr;
          addr = rt_strstr((char const*)gprs_rx_buffer,"AT+CIMI")+10;
          if(addr!=NULL)
            {
               strncpy(&imsi[0],addr,15);
               rt_kprintf("
IMSI = ：%s
" ,imsi);              
            }
        }
        
        if(rt_strstr(cmd,MSG_IMEI))//如果是读IMEI 解析出IMEI数据
        {
          unsigned char *addr;
          addr = rt_strstr((char const*)gprs_rx_buffer,""")+1;
          if(addr!=NULL)
            {
               strncpy(&imei[0],addr,15);
               rt_kprintf("
IMEI = ：%s
" ,imei);              
            }
        }
        
        if(rt_strstr(cmd,CSQ_CMD))//如果是读CSQ 解析出dbm数据
        {
          unsigned char csq[5] = {0x00};
          unsigned char *addr;
          rt_int16_t dbm;
          addr = rt_strstr((char const*)gprs_rx_buffer,",") - 3;
          rt_strncpy(csq, addr,3);
          if(addr!=NULL)
            {
               dbm =  2* atoi(csq) - 109;
               dbm_data[0] = dbm;  
               dbm_data[1] = dbm>>8;
               rt_kprintf("
 DBM = %d
" ,dbm);              
               rt_kprintf("
 RSSI = %02x%02x
" ,dbm_data[0],dbm_data[1]);              
            }
        }

        if((rt_strstr(gprs_rx_buffer,ack))||(rt_strstr(gprs_rx_buffer,"OK")))
        {
          res = RT_TRUE;
          if(rt_strstr(cmd,MG323_READ_CMD))//如果是读数据命令，将数据拷出
          {
            rt_memcpy(gprs_rx_data, gprs_rx_buffer, GPRS_RX_LEN);
          }
        }
        else
          res = RT_FALSE;
      }
      if(rt_strstr((char const*)gprs_rx_buffer,"MYURCREAD: 0"))//有网络数据
      {
        net_status = CONNECT_GPRSDATAIN;
        rt_kprintf("
收到网络数据！
");
      }
    }
    retrytime--;
  }while((!res)&&(retrytime>=1));
 gprswatch();
  return res;} 

至此，基本实现了GPRS模块的设备操作。

四、调试过程中的经验

1.进程初始化及分配内存

在RTT工程中，int rt_application_init(void) 函数给出了一个最基本的使用方法，动态创建线程rt_thread_create，动态分配内存。在程序编写的过程，由于内存太小，不得不心划分分配的内存。手册建议在程序运行过程中使用命令查看线程的占用内存，再按经验分内存，这样操作，还是地调试过程中出现很多次错误。后来再翻看手册，仿造例子修改程序为静态分配内存的线程创建，rt_thread_init，上面的错误就不再出现了。

2.使用finsh

在调试过程中大量使用了finsh， 极大地方便了调试。

引用用户手册的说明：编写了一个函数，如果不在程序中运行，便可以将此函数引出到finsh中。

在串口控制台中操作，就可以很方便地实现GPRS相关函数的调试，而并需要在主程序中运行以上函数。

3.RTT例程的格式

编写了基于RTT的 STM32F107平台的例程，发布在github上：https://github.com/sundm75/STM32F107Board-rttproject每个example下的 applications中，都有一个对应的 test**** 文件。该文件中，全部使用的finsh 在串口控制中操作。

- End -