基于 ELF 1S 开发板完成的物联网开源

关于这个项目的思维导图，如下图所示：

接下来，将会从云-网-边-端的物联网体系架构出发，描述整个开源项目的开发过程，整个开源项目的系统框架，如下图所示：

1 – 云（涂鸦云服务器）

开源项目是采用涂鸦云作为云服务器的，之所以采用涂鸦云，主要是涂鸦的 IoT 生态体系很友好，并且对于初学者来说涂鸦云的学习门槛和接入门槛是比较低的，无需企业账号，无需太高的设备购买费用，即可接入涂鸦云。

ELF 1S 开发板边缘中控是通过 Tuya Link SDK 接入云服务器的，这个 SDK 采用标准的 C 语言进行编写，移植的时候非常方便，具体可以参考官方提供的移植文档。

在涂鸦云服务器上建立好产品，完成功能定义，完成设备交互面板设计，移植完 Tuya Link SDK，等一系列操作后，就可以让 ELF 1S 开发板具备接入云服务器的能力。

产品建成后，具体的功能定义如下图所示：

2 – 网（Wi-Fi 无线连接）

要让 ELF 1S 开发板接入云服务器，就要先让开发板的硬件具备连接互联网的能力，接入互联网的方式有：4G 网络，Wi-Fi 无线连接，RJ45 有线网络连接，这几种方式都可以选用，由于 ELF 1S 开发板默认板载了一个 RTL8723DU1 无线 Wi-Fi 模块，因此，本项目选用 Wi-Fi 无线连接方式，让开发板接入互联网。

十分方便的是，ElfBoard 官方已经提供了一个联网脚本，elf1_cmd_wifi.sh，应用程序开发工程师可以很方便地调用这个脚本进行互联网链接，对于使用嵌入式 Linux+Qt 开发的应用程序，ElfBoard 官方也提供了参考例程，程序开发的时候直接参考使用即可。

本项目关于 Wi-Fi 联网的部分参考代码，如下图所示：

3 – 边（ELF 1S 开发板中控）

边缘计算设备（边缘中控）采用 ELF 1S 开发板进行设计，运行嵌入式 Linux 操作系统，采用 Qt 进行 UI 界面开发，应用程序采用 C/C++语言进行编写。

边缘计算设备（边缘中控）通过一个 USB 无线扩展模块，与端侧设备进行无线通信。

USB 无线扩展模块支持 AT 指令集，支持从机设备管理，支持控制命令透传，等等。感兴趣的小伙伴还可以修改这个扩展模块的固件（代码已开源），让其扩展更多创意的功能。

整个边缘计算设备的 Qt 应用程序，共提供了 5 个应用界面，初学者可以在这 5 个应用程序界面，自由扩展自己的创意想法，以下是这 5 个应用界面的功能介绍。

界面 1 是一个电器控制界面，通过这个界面，可以对端侧的电器设备进行无线控制，比如 RGB 三色灯的开关和亮度调节，灯光总开关的控制，远程继电器开关的控制，等等。当端侧无线设备有按键事件触发的时候，可以即时把按键值通过无线方式上报到边缘中控设备，并把按键事件在信息窗口进行显示。

界面 2 是一个环境监测界面，在这个界面，可以把开发板上面的温湿度传感器数据（客厅是实际值，卧室是模拟值）和环境亮度数据在界面上面实时显示出来，这个界面还可以扩展到土壤数据监测，空气颗粒物监测，环境噪声监测，等等。

界面 3 是一个云服务器连接界面，通过【连接涂鸦云】按钮，把边缘中控 ELF 1S 开发板接入涂鸦云服务器，然后通过手机端【智能生活 APP】扫描二维码，即可完成手机 APP 与设备的绑定操作，并且在信息窗口显示连接状态，手机 APP 通过云端转发的控制指令，也可以实时在信息窗口进行显示。

ELF 1S 开发板边缘中控还可以把手机 APP 的控制指令转发到无线端侧设备执行，也可以把环境监测里面的传感器数据，上报到云服务器，然后在手机 APP 界面进行实时显示。

界面 4 是一个有线网络界面，这个界面实现了一个远程抄写电表数据的功能，通过 RS485 总线和 Modbus-RTU 软件协议，让 ELF 1S 开发板边缘中控连接一个虚拟电表，虚拟电表的用电数据不断更新（模拟用电过程），然后实现电表数据的实时读取，并在信息窗口进行显示。

界面 5 是 ELF 1S 开发板边缘中控的参数设置界面，在这个界面里面，可以对开发板边缘中控本身进行程序升级（未完成），同步网络时间，设置 USB 无线模块，端侧从机扫描，以及重置 USB 无线模块，开发者还可以在这个界面扩展更多有趣好玩的参数配置功能。

4 – 端（采集与执行设备）

端侧设备主要是以下三种类型的设备：支持 Modbus-RTU 协议的有线从机设备，具备 2.4GHz/433MHz 无线通信功能的网络模块，以及手机 APP 应用程序。

关于 Modbus-RTU 的有线从机设备，可以使用电脑端的 Modbus-Slave 软件进行虚拟，Modbus-Slave 软件是一款精美小巧的 Modbus-RTU 从机调试软件，使用它可以虚拟出任何支持 Modbus 协议的从机设备，具体软件界面如下图所示：

除了以上两种端侧设备之外，手机 APP 应用程序，也是属于端侧显示设备。手机 APP 应用是通过涂鸦云的间接转发方式，与 ELF 1S 开发板边缘中控进行端对端通信的，开发板边缘中控可以转发手机 APP 的控制指令到无线网络模块，以及接收边缘中控上报的环境监测数据。

整个项目已经开源到 Gitee，欢迎各位嵌入式初学者或爱好者进行 Fork 和 Star ，

项目的开源地址：https://gitee.com/embediot/elfboard-iot-project（复制到浏览器后打开）