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2-Linux 源代码2-0 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: %dn", up);
      printf("down: %dn", down);
      printf("left: %dn", left);
      printf("right: %dn", 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。

ElfBoard开源项目|“智慧光伏”开源项目技术文档

相关推荐

电子产业图谱