• 代码整体框架

• MCU主控

主控部分的软件代码，采用的是STC12C5A60S2这块增强型的51单片机，它的软件开发完全兼容传统的51单片机，它的开发特定就是易上手，IO口丰富，外设也相对丰富，基本满足我需要的功能需求。

在这个项目，我主要使用它的以下几个部分：定时器、双串口（一个串口日志调试、另一个串口与蓝牙通讯）、ADC、标准的GPIO、E2PROM等。至于其他几个外设传感器，均采用的GPIO做通讯协议的模拟。

值得注意的是，由于我是一个Linux编译环境的重度依赖者，我实在没法忍受KEIL那蛋疼的编译的IDE环境，所以我查找网上的资料，自行搭建了基于 SDCC 的编译环境，完美实现Linux环境下编译51单片机。这块相关的教程，我回头整理下，再发出来大家讨论讨论。

以下便是我的代码的内容的展示，感兴趣可以到我的gitee找相关的开源代码。

• 蓝牙通讯

  蓝牙通讯这部分的软件代码其实分为两部分：蓝牙模组的固件代码和MCU侧对接蓝牙模组的软件代码。由于我这是在涂鸦云平台上直接创建产品，模组直接选用的是涂鸦提供的标准蓝牙模组，所以蓝牙模组这部分的固件代码，我是不用开发的，而需要开发的仅仅是通过简单的串口协议跟蓝牙模块就能够对接起来。类似下边这张图的左半部分所展示的这样：

  关于这种开发方式，涂鸦叫 “MCU低代码开发”，详尽的介绍可以参考 这里。

  PS：本项目所需要开发资料和相关硬件物料可以戳 这里 .

• 涂鸦的MCU侧SDK移植

  在涂鸦的IoT云平台上创建了对应的智能单品后，云平台会自动创建对应的MCU侧参考SDK，这个SDK中将对应产品的功能属性、物模型数据都固话在里面了，并且SDK内部已经很好地实现了MCU和蓝牙模组的对接，当收到蓝牙模组的数据传递时，自动进行处理。

  在适配的过程中，只需要根据SDK包中的参考文档，将MCU侧几个核心的跟串口收发的接口适配好后，整一个与蓝牙模组的通讯功能就可以跑起来了。

  这时，通过SDK包中的mcu_api.h的接口就可以实现对蓝牙模组的各种操作了。

  更为详尽的移植步骤，可以参考这里。

• 基础外设

  • 按键触发

    为了简单处理，本项目中采用的简单的GPIO实现单点按键的功能；同时，为了实现单个按键短按和长按的对应不同的功能，在按键处理代码中，增加了按键状态机的处理模型，有效地区分按键短按和长按状态。

  • OLED显示

    OLED采用的是I2C串行数据协议，考虑到GPIO的分布，本项目采用的是GPIO软件模拟I2C洗衣的方式，通过对不同寄存器的读写封装，可以实现对OLED区域的显示；同时配合字模制作软件，可以生成中文字模以及自定义的各式各样的图形和符号，极大地方便了显示的多样性。

  • 温度传感器测温

    DS18B20温度传感器采用的是单数据线串行协议，切换单数据线的电平切换实现对温度信息的采集，经过合理的转换运算后，得到一个比较精确的水杯温度值，用于展示在显示屏上。

  • 压力传感器测水容量

    压力传感器用于检测水的容量，这是一个间接的测量方法，先通过压力（重力）传感器测得不同水容量下的重量，得出不能容量下的重量分布表；在真正的测量中，将取得的重量数据对照水容量表格，大致可以得出对应的水容量，从而做水量的数据展示。

  • RTC本地时钟

    RTC时钟，采用的是自定义的串行数据协议，通过RST、IO、SCK三线的变化，可以准确地实现对RTC时钟的读和写；同时该模块是采用纽扣电池长供电的，所以可以长时间保持时钟的有效性。

• 电池电量检测

  本产品由锂电池或干锰电池供电，借助MCU侧自带的ADC通道，可以很快地测出供电电压。由于STC12C5A60S2的ADC内部参考电压就是供电电压VCC，所以必须借助2路ADC通道，其中一路外接一个参考电压，然后根据等比关系计算出供电电压VCC。

  比如外部参考电压是V1 = 1.0V，对应这路ADC测量的电压值为V11；而另一路ADC测量出来的电压值为V12。他们与VCC的等比关系是：VCC / V12 = V1 / V11

  由此可计算出： VCC = V1 * V12 / V11

  再结合VCC电压和锂电池的降压特性，初步得出当前的电量百分比，随后送到屏幕展示。

• 基础的应用逻辑

  这里的基础应用逻辑有包括以下几点：

  • 设备复位和设备配网：当按键长按3秒以上时，则触发蓝牙设备的解绑，所有本地数据都讲复位到默认值，同时蓝牙设备再次发起广播，等到手机APP的自动发现，以及发起后续的设备配网操作。
  • 饮水提醒： 当手机APP端下发的饮水提醒时间已到，则整个OLED屏幕开始1秒钟开灭一次，直到检测到一次新的喝水动作。
  • 饮水动作的检测：当水杯水容量，前后的变化锐减20ml以上，则认为是一次有效的喝水动作，此时 已喝水量 会增加对应的喝水量，同时喝水次数会加1，且会上报一次全量数据。
  • 本地数据定时上报：本地的数据，每个5秒钟会触发上报，同时观察手机APP，即可看到数据的变化。
  • 蓝牙连接状态显示：蓝牙有3种状态，0状态对应的是设备未绑定，此时蓝牙图标每秒钟闪烁一次；1状态对应已绑定但未连接手机，此时蓝牙图标3秒钟闪烁一次；2状态表示正常已绑定已连接状态，测试蓝牙图标常态化一直显示。

• 代码开源

本产品的相关代码已 开源 在gitee，感兴趣的童鞋，可以 戳这里 获得更多内容。

• 模拟调试

涂鸦 模组调试助手 是一个集成了云模组通讯协议的串口调试工具，常用于 MCU 低代码开发 方案的开发调试。模组调试助手集成了包括 Wi-Fi、蓝牙、Zigbee、NB-IoT 等云模组常用串口协议，既可以模拟模组验证 MCU 代码逻辑，也可以模拟 MCU 调试配网功能。

这个助手很好地解决了产品设计前期的快速落地验证和原型规划，也极大地方便了在实际开发过程中遇到数据通讯问题时的调试手段，可以比较快地定位和解决问题。

关于模组调试助手的详尽介绍，可以 戳这里 。

• 设备调试

有了模拟调试的基础之后，就可以在开发过程中，进行真实设备的功能调试，这里采用的方式也是先从本地的基础数据入手，先把本地的基础数据调通，比如水温的探测、饮水量的检测、杯中水量的探测等等。

• 联网调试

这里主要验证智能水杯的联网功能，包括与 智能生活APP的发现配对、连接，基础数据的上下行对接，智能场景联动等核心功能调试。

PS：本项目所需要开发资料和相关硬件物料可以戳 这里 .

这里我将展示智能水杯单品的核心功能：设备发现、设备配网、设备解绑、设备绑定、设备连接/断开、基础数据的屏幕显示、人机交互的，数据的上下行，设备与智能APP的联动感应等等。

产品核心功能的完整演示视频，可以从这里进行观看，感兴趣的戳 这里 。

PS：本项目所需要开发资料和相关硬件物料可以戳 这里 .

由于时间投入的关系，本次开发主要集中在开发核心的功能特性上，包括基本数据的采集、数据的下发及对云端数据的响应等等。

回到最开始我规划的几个特色功能，比如 联网分析饮水数据、智能语音播报、设备共享、多人提醒互动等特色功能，将会在后续的产品开发中继续保持功能迭代，感兴趣的童鞋可以保持关注。

看似一个简单的智能单品，但是，从最早的产品孵化再到产品原型的设计，再到IoT云平台、硬件模块的选型，然后进行软件开发、功能调试，这一系列的内容也是需要经过不断地思考和打磨，方可把这个智能化产品真的的落地。

期间，也遇到了不少之前完全没有遇到的硬件问题、软件问题，也使用了一些以前没有调试过的传感器，问题都是一个个去解决。期间也去请教了一些IoT的da神，一些IoT相关的问题得到了比较好的解决。

另外，这里着重需要感谢的还有 涂鸦智能云平台，在这里我可以很快地创建我需要的智能单品，也可以很快地把产品原型进行落地开发，它提供了一个出色的开发者平台，有各种详尽的开发对接文档，还有技术工单等反馈渠道，这些都给了我开发这个智能单品有了更为强大的技术信心。

若对涂鸦智能云平台快速创建智能产品想了解更多信息，欢迎从 这里 得到更多了解，智能设备从这里开始！

这段开发经历对我来说，最大的收获并不是说把几个智能化的核心功能给实现了，反倒是这个智能单品的开发全流程让我学习到了不少技术以外的内容，这些对于我深入理解IoT领域提供了极大的帮助，我也相信将来会有更多优秀的智能单品从这里诞生。

最后，感谢IoT，感谢涂鸦，感谢自己；期待一同进步，一同成长。