还在苦恼没时间照顾你的植物？让植物互联网来搞定！

时间： 2019-08-29 来源：Silicon Labs

技术问答

日常生活中，很多人喜欢在家中种养一些植物，家里空间小的养一些盆栽的花草，家里空间大甚至有庭院的，除了花草还会种一些蔬菜甚至树木。但是，很多时候人们会因为太忙而没空照顾自己的植物，并因此感到苦恼。值得庆幸的是，这种苦恼的远去或许为期不远了，因为已经有设计者在探索通过控制系统来帮助人们照顾植物。

今天，世强为大家介绍的这项设计，也许会在不远的将来为植物种植爱好者们排忧解难，这就是“植物互联网”（Internet of Plants）设计项目。这项搭载了SILICON LABS EFM32 微控制器和紫外线（UV）传感器的设计，通过传感器读取温度、湿度、光照强度等影响植物的因素，然后通过ZigBee网络将传感器数据发送给基站，再由中央处理器根据互联网上的气象报告等信息对传感器数据进行分析，从而生成对植物进行自动化护理的方案。如此有趣且有价值的设计，令人等不及想要了解一下，让我们抓紧来看看这项设计是如何实现的吧。

自然和技术没必要成为敌人。随着技术的进步，我们也需要爱护自然。植物互联网（Internet of Plants）项目旨在对植物予以从内到外的照顾，包括花、水果、蔬菜甚至树木。传感器分析植物所处的环境，从单一的植物传感器到成千上万的传感器都有可能。通过提取和分析这些数据，该项目旨在减少对资源的过度使用。

不同种类的植物需要不同的生长因素，一株食肉植物需要大量的水分，然而同样的湿度等级可能会杀死一株仙人掌。水是一种珍贵的资源，我们不能浪费。另一方面，阳光到处都可获得，但一些植物需要阳光直射，而另一些却需要阴凉。准确地知道我们的植物需要什么样的条件存在难度，而该项目可以提供帮助。

紧挨着植物放置的传感器可分析土壤湿度、温度和光照强度。传感器的读数通过ZigBee网络被发送到一个基站，进而送至一部中央处理器。该处理器连接至互联网，然后读取气象报告以对植物进行自动化的护理。如果在接下来的几小时将会下雨，你为什么还要打开自动洒水系统呢？可选的覆盖扩展器不仅增加了ZigBee的覆盖范围，而且为各种各样的使用场合提供了数字和模拟I/O接口，可以测量水箱中的水位、打开自动洒水系统、打开和关闭温室的窗户，或者仅仅是打开和关闭指示灯。

因为每个植物种类各不相同，所以传感器要在基站中预编程。基站知道传感器的ID，以及传感器正在监测哪种植物。如有需要，系统会给一系列植物浇水，而不会给其它植物浇水，从而减少水的浪费，节约资源和金钱。

图1：植物互联方案

传感器是一种随时待命的解决方案，不间断地监测环境。为了处于随时待命状态，它们必须在大部分时间处于关闭状态。EFM32微控制器用于掌控传感器的能效，其在大部分时间都处于休眠状态。每隔几分钟，传感器就会被一个中断唤醒，继续生成传感器读数。信息随后通过ZigBee网络被发送到基站，温度、湿度、光照强度和电池电量等数据在回到休眠模式之前被送到基站。在试运行时，传感器被置于能耗模式2（Energy Mode 2），传感器读数每30秒被发送1次。但是最终产品将会每5分钟发送1次数据，而仅仅在进入深度休眠模式之前不到一秒的时间内处于唤醒状态。传感器和它们所监测的植物由相同的能源供电，顶部的太阳能板为内部的电池充电。能量采集将是一项必要条件。

图2：植物互联方案

因为需要网状网络技术所以选择了ZigBee协议。因为传感器大部分时间都处于关闭状态，它们不能被用来扩展覆盖范围，所以可选择在网络中添加带有附加功能的、可选的覆盖扩展器，从而增大覆盖范围并增加数字和模拟I/O接口。

基站不仅仅用来监测环境，它可以提供详细的统计资料，并为你照顾你的植物。仅仅知道土壤湿度是55%并不够，真正重要的是要知道你的番茄在种植后的几周需要50%的湿度，而且随着它们的生长将需要更多的水分。通过网络接口，基站可以告知你应该做的修正，或者对你所拥有的自动洒水系统进行自动调整。

这些单元是研发模型，就其本身而言，很多东西都可以改变。其中一个单元使用了Silicon Labs的紫外线（UV）传感器，还打算使用一个PH传感器。另外，当前模型每隔几秒就会发送数据，而生产模型将每隔5分钟发送数据，在大部分时间中都处于睡眠模式（EM2模式下），从而增加能效。未来的模型将完全关闭传感器，并且通过一个GPIO使传感器在生成读数之前重新开启。

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全部评论（1）

用户_5924 Lv4 2016-06-14

通常农业在三大产业中处于低端，有经济收入来支撑互联网的成本吗？可以做科研，实用阶段还没有到来吧。

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在Silicon Labs 32位低功耗MCU EFM32GG230F512上实现软件方式的无滴答日历，可以通过使用日历标准C库 time.h，在time.h中实现的timer()函数基于RTC计数值来计算日历时间。

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嵌入式系统越来越复杂，开发和软件测试的工作量也显著增加，为了减少开发时间并且降低产品中存在的风险，软件重用已经越来越普遍。为了各种软件产品间的配合，ARM同各大微控制器供应商、工具供应商和软件解决方案提供商一起开发了CMSIS，一个涵盖了大多数Cortex-M处理器和Cortex-M微控制器产品的软件框架。 CMSIS的设计目标和特性包括以下几点： 1、提高软件的可用性。 2、提高软件的兼容性。 3、独立的工具链特性。 4、开放性。 5、易用性。

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当Silicon Labs 32位低功耗MCU EFM32JG1P选择引脚使能位(CSPEN)被置位时，为何不能驱动USART芯片选择引脚(CS)为高或者低电平？

如果USART CS引脚在ROUTE寄存器中被使能，但是ANTOCS没被使用，那么硬件会禁用CS引脚的端口引脚驱动，从而引脚输出处于浮空。要使用硬件芯片选择(AUTOCS)，需要满足一下条件： USARTn_CTRL AUTOCS 位必须为1。 USARTn_CTRL CSINV 应为0（低有效）或者为1（高有效）。 USARTn_ROUTE LOCATION 应该选择合适的引脚ROUTE位置来选择哪个引脚作为CS。 USARTn_ROUTE CSPEN 必须为1从而使能对CS引脚的硬件控制。然而，如果硬件控制策略的CS引脚时序不能满足应用需要的话，用户应该禁用CSPEN并在固件中手动控制CS引脚的输出锁存值。总的说来在AUTOCS不使用的时候CSPEN不应该被置位，因为这会禁用通过GPIO_Px_POUT寄存器对该引脚手动控制从而CS引脚保持为悬空状态。

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