该方法基于单位某园区的老旧电表物联改造工作项目，作者主要负责下位机端的选型制作与编写代码、以及和服务器端工程师进行对接，并对服务器编程进行了自学。
开发环境
选用RT-Thread官方idea：RT-Thread Studio，并配合使用STM32官方开发环境STM32CUBEMX配置引脚，初学者可以通过该链接进行配置
RT-Thread Studio联合STM32CubeMX进行开发
系统流程
该项目中，下位机使用json格式数据，定时将485菊花链连接的多个电表数据发送到服务器。STM32主要使用了串口1和串口3来进行通讯，串口1将数据转换成485信号，和电表进行指令的发送和数据的读取；串口3对串口1接受到的电表数据进行json格式打包，通过4G模块发送给服务器云端。
软件流程
测试代码
相关变量的定义
unsigned char usart_tx_data[89]; //4G模块发送数组
unsigned char usart_485_send[8]; //485发送数组
uint8_t power_sum[20]={
0}; //电量存储数组
uint8_t test_data[100]={
0};
rt_mutex_t dynamic_mutex = RT_NULL;
char not_connect_4G=0; //连接4G未成功次数
unsigned char receive_ok; //统计电表接受次数
串口1接收数据回调函数
static rt_err_t uart_input(rt_device_t dev, rt_size_t size)
{
/* 串口接收到数据后产生中断，调用此回调函数，然后发送接收信号量 */
rt_sem_release(&rx_sem1);
return RT_EOK;
}
串口1的相关线程
static void serial_thread_entry(void *parameter)
{
char ch;
char Con485_i = 0;
while (1)
{
/* 从串口读取一个字节的数据，没有读取到则等待接收信号量 */
while (rt_device_read(serial1, -1, &ch, 1) != 1)
{
/* 阻塞等待接收信号量，等到信号量后再次读取数据 */
rt_sem_take(&rx_sem1, RT_WAITING_FOREVER);
}
rt_device_write(serial1, 0, &ch, 1);
//接收到了电表发来的数据
receive_ok++;
if(receive_ok == 4 )//接收到了四个电表的数据
{
Connect_4G();
//清空、置FF操作
receive_ok = 0;
power_sum[4*Con485_i-1]=0xff;
power_sum[4*Con485_i-4]=0xff;
power_sum[4*Con485_i-2]=0xff;
power_sum[4*Con485_i-3]=0xff;
Con485_i = 0;
}
else
{
power_sum[4*Con485_i++]=ch;
}
}
}
串口1的初始化函数并导出到 msh 命令列表中（从命令行启动）
int uart_sample(void)
{
rt_err_t ret = RT_EOK;
char str1[] = "Uart1:hello RT-Thread!\r\n";
/* 查找系统中的串口设备 */
serial1 = rt_device_find(SAMPLE_UART_NAME1);
if (!serial1)
{
rt_kprintf("find %s failed!\n", SAMPLE_UART_NAME1);
return RT_ERROR;
}
/* 初始化信号量 */
rt_sem_init(&rx_sem1, "rx_sem", 0, RT_IPC_FLAG_FIFO);
/* 以中断接收及轮询发送模式打开串口设备 */
rt_device_open(serial1, RT_DEVICE_FLAG_INT_RX);
/* 设置接收回调函数 */
rt_device_set_rx_indicate(serial1, uart_input);
/* 发送字符串 */
rt_device_write(serial1, 0, str1, (sizeof(str1) - 1));
/* 创建 serial 线程 */
rt_thread_t thread = rt_thread_create("serial", serial_thread_entry, RT_NULL, 1024, 25, 10);
/* 创建成功则启动线程 */
if (thread != RT_NULL)
{
rt_thread_startup(thread);
}
else
{
ret = RT_ERROR;
}
return ret;
}
/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(uart_sample, uart device sample);
串口3接收数据回调函数
static rt_err_t uart_rx_ind(rt_device_t dev, rt_size_t size)
{
/* 串口接收到数据后产生中断，调用此回调函数，然后发送接收信号量 */
if (size > 0)
{
rt_sem_release(&rx_sem);
}
return RT_EOK;
}
串口3的数据解析线程与单个字符处理函数（服务器发下来的json格式数据较多，因此以该方式接受）
static char uart_sample_get_char(void)
{
char ch;
while (rt_device_read(serial, 0, &ch, 1) == 0)
{
rt_sem_control(&rx_sem, RT_IPC_CMD_RESET, RT_NULL);
rt_sem_take(&rx_sem, RT_WAITING_FOREVER);
}
return ch;
}
/* 数据解析线程 */
static void data_parsing(void)
{
char ch;
char data[ONE_DATA_MAXLEN];
static char i = 0;
while (1)
{
ch = uart_sample_get_char();
rt_device_write(serial, 0, &ch, 1);
if(ch == DATA_CMD_END)
{
test_data[i++] = '\0';
rt_kprintf("data=%s\r\n",test_data);
//遍历判断新接受到的200个字节内是否有0x6E和0x63的发送成功
for(int sent_j=0;sent_j<i;sent_j++)
{
rt_kprintf("%c",test_data[sent_j]);
}
rt_kprintf("\r\n");
for(int sent_j=0;sent_j<98;sent_j++)
{
if(test_data[sent_j]==0x6E&&test_data[sent_j+1]==0x63)
{
rt_kprintf("####receive_ok=1####\r\n okkosent_j:%d\r\n",sent_j);
/* 线程 获取到互斥量后，将4G未连接的次数清零 */
rt_mutex_take(dynamic_mutex, RT_WAITING_FOREVER);
not_connect_4G = 0;
rt_mutex_release(dynamic_mutex);
}
}
//处理完上次接受的一组数据，继续while循环接受
continue;
}
i = (i >= ONE_DATA_MAXLEN-1) ? ONE_DATA_MAXLEN-1 : i;
test_data[i++] = ch;
}
}
串口3的初始化函数以及导出到msh命令列表中
int uart_data_sample(void)
{
rt_err_t ret = RT_EOK;
char uart_name[] = SAMPLE_UART_NAME;
char str3[] = "Uart3:hello RT-Thread!\r\n";
/* 查找系统中的串口设备 */
serial = rt_device_find(uart_name);
if (!serial)
{
rt_kprintf("find %s failed!\n", uart_name);
return RT_ERROR;
}
/* 初始化信号量 */
rt_sem_init(&rx_sem, "rx_sem", 0, RT_IPC_FLAG_FIFO);
/* 以中断接收及轮询发送模式打开串口设备 */
rt_device_open(serial, RT_DEVICE_FLAG_INT_RX);
/* 设置接收回调函数 */
rt_device_set_rx_indicate(serial, uart_rx_ind);
/* 发送字符串 */
rt_device_write(serial, 0, str3, (sizeof(str3) - 1));
/* 创建 serial 线程 */
rt_thread_t thread = rt_thread_create("serial", (void (*)(void *parameter))data_parsing, RT_NULL, 1024, 25, 10);
/* 创建成功则启动线程 */
if (thread != RT_NULL)
{
rt_thread_startup(thread);
}
else
{
ret = RT_ERROR;
}
return ret;
}
/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(uart_data_sample, uart device sample);
串口1通过485给电表发指令，以及通过串口3给4G模块发指令（需要进行字符串与ASCII码的转换）
//读取一个485电表设备的函数
//参数Con485_i，表示读取第几个电表
//返回值表示是否读取成功，1表示成功，0表示读取失败
char Connect_485(char Con485_i)
{
usart_485_send[0]=Con485_i+1; //电表ID
switch(Con485_i)
{
case 0:usart_485_send[6]=0x54;
usart_485_send[7]=0x0d;
break;
case 1:usart_485_send[6]=0x54;
usart_485_send[7]=0x3e;
break;
case 2:usart_485_send[6]=0x55;
usart_485_send[7]=0xef;
break;
case 3:usart_485_send[6]=0x54;
usart_485_send[7]=0x58;
break;
case 4:usart_485_send[6]=0x55;
usart_485_send[7]=0x89;
break;
}
/* 发送给485端 */
int send_len = rt_device_write(serial1, 0, usart_485_send, (sizeof(usart_485_send)));
if (send_len != sizeof(usart_485_send))
{
rt_kprintf("send data failed\r\n");
return -RT_ERROR;
}
}
char Connect_4G(void)
{
//字符串与ASCII码的数据转换，结果存在usart_tx_data中，这里不再书写
/* 发送给服务器端 */
send_len = rt_device_write(serial, 0, usart_tx_data, (sizeof(usart_tx_data)));
if (send_len != sizeof(usart_tx_data))
{
rt_kprintf("send data failed\r\n");
return -RT_ERROR;
}
return 0;
}
main函数，负责5s周期发送电表指令以及错误判断进行重启
int main(void)
{
char not_connect_485=0; //连接485未成功次数
char uart_i=0; //所读电表的ID序列
char not_con485_i[5]={
0};
int i = 0; //用于循环计数
unsigned char test_data[8] = {
0x02,0x03,0x00,0x1d,0x00,0x02,0x54,0x3e};
LOG_D("Hello RT-Thread!");
rt_pin_mode(15, PIN_MODE_OUTPUT);
/* 创建一个动态互斥量 */
dynamic_mutex = rt_mutex_create("dmutex", RT_IPC_FLAG_PRIO);
if (dynamic_mutex == RT_NULL)
{
rt_kprintf("create dynamic mutex failed.\n");
return -1;
}
//不用命令行，以直接初始化的方式初始化串口1和3
//uart_sample();
//uart_data_sample();
while (1)
{
//延时5s
rt_thread_mdelay(4000);
//小于等于3时读第一个电表数据，等于4时发送给4G
if(uart_i<=3)
{
not_con485_i[uart_i] = Connect_485(uart_i);
}
//所读电表id++,共0-4号五个电表
uart_i=(uart_i+1)%5;
rt_thread_mdelay(1000);
rt_mutex_take(dynamic_mutex, RT_WAITING_FOREVER);
not_connect_4G++;
rt_mutex_release(dynamic_mutex);
if(not_connect_485==3||not_connect_4G>=3)
{
rt_kprintf("$$$$$$restart$$$$$$\r\n");
//4G模块重启，加在一个cube里面定义引脚
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_10, GPIO_PIN_RESET);
rt_thread_mdelay(800);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_10, GPIO_PIN_SET);
//stm32模块重启
__set_FAULTMASK(1);
NVIC_SystemReset();
}
}
return RT_EOK;
}