ElfBoard开源项目|“智慧光伏”开源项目技术文档

【基于ELF 1开发板完成的“智慧光伏”项目】

 

“智慧光伏”项目能够智能追踪阳光的移动轨迹。通过内置的光敏传感器和智能控制系统，实时感知周围光源的变化，并驱动太阳能板精准调整角度，确保每一缕阳光都能被最大化地捕捉和利用。下面就和各位小伙伴详细介绍一下这一开源项目是怎样实现的。

 

环境说明

1.开发环境操作系统：Ubuntu18.04 64位版

2.交叉编译工具链：arm-poky-linux-gnueabi-gcc5.3.0

3.开发板使用Bootloader版本：u-boot-2016.03

4.开发板内核版本：linux-4.1.15

5.开发板移植QT版本：qt5.6.2

 

一、 硬件连接

1、四路光敏传感器与板卡的连接

 

2、舵机与板卡的连接

二、内核适配

1、实现舵机转动的功能

MG90S舵机采用pwm的方式来控制，该项目需要用到两个舵机，所以需要在设备树中进行pwm7、pwm8的复用。

（1）拷贝ELF1开发板资料包\02-Linux 源代码\02-0 出厂内核和uboot源码\内核源码\linux-4.1.15-elf1.tar.bz2

内核源码到开发环境/home/elf/work/目录下解压

elf@ubuntu:~/work$ tar -xvf linux-4.1.15-elf1.tar.bz2

 

（2）修改顶层设备树文件arch/arm/boot/dts/imx6ull.dtsi

elf@ubuntu:~/work$ cd linux-4.1.15-elf1/ elf@ubuntu:~/work/linux-4.1.15-elf1$ vi arch/arm/boot/dts/imx6ull.dtsi

 

（3）修改设备树文件arch/arm/boot/dts/imx6ull-elf1-emmc.dts

elf@ubuntu:~/work/linux-4.1.15-elf1$ vi arch/arm/boot/dts/imx6ull-elf1-emmc.dts

 

添加pwm7、pwm8设备节点

&pwm7 { pinctrl-names = "default"; pinctrl-0 = <&pinctrl_pwm7>; status = "okay"; }; &pwm8 { pinctrl-names = "default"; pinctrl-0 = <&pinctrl_pwm8>; status = "okay"; };

 

在iomux节点下面添加pwm7、pwm8引脚复用

pinctrl_pwm7: pwm7grp { fsl,pins = < MX6UL_PAD_CSI_VSYNC__PWM7_OUT 0x110b0 >; }; pinctrl_pwm8: pwm8grp { fsl,pins = < MX6UL_PAD_CSI_HSYNC__PWM8_OUT 0x110b0 >; };

 

取消其它用到csi功能的地方

 

至此pwm7、pwm8已经复用完成
 

2、实现获取光照值的功能

四路光敏传感器需要四路adc，需要在设备树中进行adc1、adc2、adc3、adc4的复用

（1）修改设备树文件arch/arm/boot/dts/imx6ull-elf1-emmc.dts

elf@ubuntu:~/work$ cd linux-4.1.15-elf1/ elf@ubuntu:~/work/linux-4.1.15-elf1$ vi arch/arm/boot/dts/imx6ull-elf1-emmc.dts

 

在iomux节点下面添加adc1、adc2、adc3、adc4引脚复用

pinctrl_adc1: adc1grp { fsl,pins = < MX6UL_PAD_GPIO1_IO05__GPIO1_IO05 0x00b0 MX6UL_PAD_GPIO1_IO01__GPIO1_IO01 0x00b0 MX6UL_PAD_GPIO1_IO02__GPIO1_IO02 0x00b0 MX6UL_PAD_GPIO1_IO03__GPIO1_IO03 0x00b0 MX6UL_PAD_GPIO1_IO04__GPIO1_IO04 0x00b0 >; };

 

注释掉其它用到GPIO1_IO01、GPIO1_IO02、GPIO1_IO03、GPIO1_IO04功能的地方

至此adc已经复用完成

 

3、编译并替换设备树

（1）执行环境变量

elf@ubuntu:~/work/linux-4.1.15-elf1$ . /opt/fsl-imx-x11/4.1.15-2.0.0/environment-setup-cortexa7hf-neon-poky-linux-gnueabi

 

（2）编译设备树

elf@ubuntu:~/work/linux-4.1.15-elf1$ make imx6ull_elf1_defconfig elf@ubuntu:~/work/linux-4.1.15-elf1$ make dtbs

 

（3）将arch/arm/boot/dts/路径下的imx6ull-elf1-emmc.dtb放到U盘，通过U盘拷贝到开发板

root@ELF1:~# cp /run/media/sda1/imx6ull-elf1-emmc.dtb /run/media/mmcblk1p1/

 

（4）保存并重启开发板

root@ELF1:~# sync root@ELF1:~# reboot

 

三、数据采集和设备控制

1、程序设计

 

主函数的实现main.cpp

int main() { int up = 0; int down = 0; int left = 0; int right = 0; int duty_cycle6 = DUTY_90_DEG; int duty_cycle7 = DUTY_90_DEG; int adcChannels[] = {1, 2, 3, 4}; int adcValues[4] = {0}; init_pwm(); write_file(PWM6_DUTY_CYCLE, duty_cycle6); write_file(PWM7_DUTY_CYCLE, duty_cycle7); while (1) { for (int i = 0; i < 4; ++i) { adcValues[i] = read_adc_value(adcChannels[i]); } up = (adcValues[3] + adcValues[0]) ; down = (adcValues[2] + adcValues[1]) ; left = (adcValues[3] + adcValues[2]) ; right = (adcValues[0] + adcValues[1]) ; printf("up: %d\n", up); printf("down: %d\n", down); printf("left: %d\n", left); printf("right: %d\n", right); if ((down - up >= 200) && (duty_cycle6 >= DUTY_0_DEG)) { duty_cycle6 -= 100000; write_file(PWM6_DUTY_CYCLE, duty_cycle6); usleep(10000); } if ((up - down >= 200) && (duty_cycle6 <= DUTY_180_DEG)) { duty_cycle6 += 100000; write_file(PWM6_DUTY_CYCLE, duty_cycle6); usleep(10000); } if ((right - left >= 200) && (duty_cycle7 >= DUTY_0_DEG)) { duty_cycle7 -= 100000; write_file(PWM7_DUTY_CYCLE, duty_cycle7); usleep(10000); } if ((left - right >= 200) && (duty_cycle7 <= DUTY_180_DEG)) { duty_cycle7 += 100000; write_file(PWM7_DUTY_CYCLE, duty_cycle7); usleep(10000); } usleep(100000); } return 0; }

 

配置pwm

int init_pwm() { write_file(PWM6_EXPORT, 0); if (-1 == write_file(PWM6_PERIOD, PWM_PERIOD)) return -1; if (-1 == write_file(PWM6_ENABLE, 1)) return -1; write_file(PWM7_EXPORT, 0); if (-1 == write_file(PWM7_PERIOD, PWM_PERIOD)) return -1; if (-1 == write_file(PWM7_ENABLE, 1)) return -1; return 0; }

 

设置舵机初始位置

write_file(PWM6_DUTY_CYCLE, duty_cycle6); write_file(PWM7_DUTY_CYCLE, duty_cycle7);

 

获取光照值

int read_adc_value(int adcNumber) { int adcValue = 0 ; FILE* adcFile; char adcValueFile[50]; char adcValueStr[10] = "0"; snprintf(adcValueFile, sizeof(adcValueFile), "/sys/bus/iio/devices/iio:device0/in_voltage%d_raw", adcNumber); adcFile = fopen(adcValueFile, "r"); if (adcFile) { fgets(adcValueStr, sizeof(adcValueStr), adcFile); adcValue = atoi(adcValueStr); fclose(adcFile); } else { fprintf(stderr, "Error opening ADC value file %s.\n", adcValueFile); } return adcValue; }

 

根据光照值调整舵机位置

if ((down - up >= 200) && (duty_cycle6 >= DUTY_0_DEG)) { duty_cycle6 -= 100000; write_file(PWM6_DUTY_CYCLE, duty_cycle6); usleep(10000); } if ((up - down >= 200) && (duty_cycle6 <= DUTY_180_DEG)) { duty_cycle6 += 100000; write_file(PWM6_DUTY_CYCLE, duty_cycle6); usleep(10000); } if ((right - left >= 200) && (duty_cycle7 >= DUTY_0_DEG)) { duty_cycle7 -= 100000; write_file(PWM7_DUTY_CYCLE, duty_cycle7); usleep(10000); } if ((left - right >= 200) && (duty_cycle7 <= DUTY_180_DEG)) { duty_cycle7 += 100000; write_file(PWM7_DUTY_CYCLE, duty_cycle7); usleep(10000); }

 

2、应用编译

（1）拷贝sun.tar.bz2到开发环境/home/elf/work目录下解压

elf@ubuntu:~/work$ tar xvf sun.tar.bz2

 

（2）执行环境变量

elf@ubuntu:~/work$ . /opt/fsl-imx-x11/4.1.15-2.0.0/environment-setup-cortexa7hf-neon-poky-linux-gnueabi

 

（3）编译

elf@ubuntu:~/work$ cd sun/ elf@ubuntu:~/work/sun$ make

 

（4）拷贝sanapp到开发板/home/root路径下

root@ELF1:~# cp /run/media/sda1/sunapp ./ root@ELF1:~# sync

 

四、项目测试

1、确保开发板已正确连接四路光敏传感器和舵机

2、执行应用

root@ELF1:~# ./sunapp

此时可以打开手电筒模拟太阳光，调整太阳能板的角度

 

对于初涉嵌入式开发领域的小伙伴来说，“智慧光伏”无疑是一个兼具趣味与实践的开源项目。通过亲身参与这一开源项目的组装与调试过程，可以直接接触到真实的开发环境、工具链和代码库，从而解决实际问题，帮助初学者更快地成长为合格的嵌入式开发工程师