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Microduino 公益项目 -- 聪明的鸟蛋！完结前的汇报
本帖最后由 wasdpkj 于
16:17 编辑
Step 1: 项目由来
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20:28 上传
International Centre for Birds of Prey （国际猛禽中心）要做一个保护秃鹫的公益项目。
主要是要做一个假鸟蛋，放到猛禽窝里，来观察猛禽到底是怎么孵蛋的。
这个假鸟蛋里面要有温度、湿度和姿态传感器，一个MCU和数据记录装置。
考虑到对方是猛禽，这个系统需要把鸟蛋内监测到的数据以无线的方式传输出来，电池要求至少70天的电池续航时间。
另外需要一个数据库/图形界面来显示这些数据, 最好有实时曲线。
Step 2: 项目规划
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20:28 上传
这个应用有很多挑战：
在鸟蛋的狭小空间中集成所有所需功能，并保证其可靠性。70 天的续航时间，对系统功耗、系统稳定性是个巨大考验。社区项目的组织、执行、协调和完成是个难题。
Microduino计划将此项目分为以下几部分来做：
蛋内采集端数据中继端服务器云端
我们将此项目拆分成三个部分，每个部分都需要招募志愿者负责，最为关键的是志愿者之间工作的协调，这将成为本项目成功与否的决定性因素。
我们还要设计三个部分的通信方式以及协议，还有至关重要的续航挑战：70天！
Step 3: 志愿者
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20:28 上传
@小文 作为项目的硬件支持
家乡是江西省九江市的，目前是在校学生，学的是应用电子专业。会一些电子硬件电路设计。
参加这个项目主要是对它比较感兴趣，同时也想为这种公益项目作一点小小的贡献！
@袖手蹲 作为项目的中继支持
厨师 原来专业化工自动化仪表 法律专业 爱好电子。& && && && && && && && && && && && && && &
@火卫一 作为项目的鸟蛋端支持
祖籍是黑龙江省宁安县；现在是北京人儿。03年开始进入手机行业，负责软件开发。现在专注于蓝牙产品的设计、开发。
参加这个项目，是希望通过自己的努力对“公益项目”做出一点儿贡献，同时学到更多的东西、认识更多的志同道合的人。
@leeturn 作为项目的云端&网页支持
湖北人，从事web开发，熟悉PHP。
希望能更多地接触硬件，在提升自己的同时也为公益奉献一份微薄之力，也希望自己在快乐中与大家共分享、共进步。
@铵君 作为项目的中继端支持（香蕉派）
内蒙古人，喜欢树莓派，捣鼓程序的的高中生。& && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
@老锅 作为项目的云端&数据库支持
现在在深圳工作，资深工程师，喜欢Microduino，喜欢开源精神。& && && && && && &
被年轻人的热情感动了，毅然决定支持这个公益项目。
@问天鼓 作为项目的云端&网页支持
祖籍湖北，现在北京工作，老程序员，基本上从前到后什么都干过，目前专注于智能硬件、大数据分析领域。
从小就爱看动物世界，喜欢亲近自然，能参与动物保护是件很cool的事。参加这个项目为了能更深入地了解智能硬件相关技术，认识更多志同道合的朋友。
Step 4: 项目要求
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20:28 上传
我们所需要的数据有：
蛋内的温度分布数据蛋内的湿度数据蛋在孵化时候的姿态数据
我们将要把以上数据都进行储存，还需要一个网页来展现出这些数据：
温度、湿度、气象站数据以数字形式展现出来；建立3D鸟蛋模型，实时将姿态展现出来；温度以云图分布形式在3D鸟蛋上表现出来。
因为蛋内待机要达到70天，必须考虑低功耗，因此我们将大多数数据的处理、计算、数据库、互联网都安排在蛋外；我们会在蛋外设置一个中继，用以作为数据的处理、储存以及连接网络的管理单元；当然，为了接入互联网，一个云端平台也是必不可少的。
到此为止，我们的三个平台就基本构思好了！下面是这三个平台具体任务分配：
数据采集端
检测鸟蛋温度、湿度、姿态无线传输数据到蛋外采集间隔时间频率，精度可以连续工作70天
数据中继端
接受蛋内数据无线中继作为外界环境气象站拥有准确的RTC作为时间轴将数据存入树莓派部分数据库没互联网时，可以自带网页查看实时信息可以将数据库最新数据推入互联网
服务器&云端
数据来自树莓派内数据库将最新数据在网页中展现建立鸟蛋3d模型以展示姿态与温度
有可能的话，将此套系统做成一个大平台，用作全世界的濒危猛禽保护工作：
因此我们需要在中继以及云端上面独立出每个蛋以及数据的唯一ID，以便今后的组网工作。
Step 5: 项目方案
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20:28 上传
系统框图：
数据要求：
数据 [@蛋内]
运动姿态：（有符号int16）
需要获取：
俯仰(pitch)偏航(yaw)滚转(roll)加速度（可选）
将用到三轴加速度和陀螺仪，在此选用MPU6050
需要实时性很高的数据，捕捉每一个动作发生时的变量：为了省电，不让MCU一直刷新，利用MPU6050内的中断
附：“可程式控制的中断(interrupt)支援姿势识别、摇摄、画面放大缩小、滚动、快速下降中断、high-G中断、零动作感应、触击感应、摇动感应功能” （）
为了降低蛋内的运算量，只要求蛋传出：
三轴加速度数据三轴陀螺仪数据
温度数据：（直接取用18B20获取温度，不用除以16）
需要14个温度传感器覆盖在蛋表面的各个位置，刷新速率10s到60s就行温度传感器选用DS18B20传感器，单总线通讯，只需一个I/O口即可连接十几个传感器
湿度数据：（将湿度数据乘以10发送）
需要一个湿度传感器布置在蛋内，刷新速率10s到60s就行温度传感器选用sht21传感器，I2C通讯
数据 [@中继]
时间轴：
中继需要一个准确的RTC提供时间，来创建时间轴匹配接受到的蛋内数据RTC采用Microduino RTC模块，PCF8563芯片
@中继（Microduino）将处理蛋内所有传来数据：
将解析出蛋内传来的所有数据，存在@中继（树莓派）数据库中
中继需要作为一个小型气象站：
当前环境的温度数据
为了利于和蛋内数据相比较，温度传感器同样选用DS18B20传感器，单总线通讯
当前环境的湿度数据
为了利于和蛋内数据相比较，温度传感器同样选用sht21传感器，I2C通讯
当前环境的光照数据
选用TSL2561，I2C通讯
当前环境的气压数据
选用BMP180，I2C通讯
数据库 [@中继（树莓派）]
@中继（树莓派）会将收到@中继（Microduino）所处理好的@蛋内所有的数据储存到自己的数据库中
蛋内数据数据库：
气象站数据数据库：
通讯方式：
通讯方式 [@蛋内与@中继（Microduino）]
通讯实现方式：
基于BLE协议饯：蛋内使用基于BLE协议饯编程后的CC2541蛋外使用BLE模块，与蛋内通过BLE协议饯串口透传数据要求在BLE协议饯的基础上，每个蛋要有唯一ID，中继也要有唯一ID@中继（Microduino）能够扫描到蛋的ID，并且与之建立连接
发送条件：
各项类型数据采集到的时候，分别发送；比如采集完所有14个温度传感器后，发送温度数据，采集完姿态数据后，发送姿态数据
协议数据格式：
0xAA 0xBB [type] [data] 0x0D 0x0A0xAA 0xBB 是固定的数据头[type]是类型代码：姿态：0xAA，温度：0xBB，湿度：0xCC[data]是数据，每个数据占2个字节，低位在前，比如：0xA9 0x01数据；数据是低位在前，所以0x01 0xA9是数据，值是425姿态数据：数据从前往后分别代表accelX-axis，accelY-axis，accelZ-axis，gyroX-axis，gyroY-axis，gyroZ-axis；6个数据，共12个字节；低位在前湿度数据：1个数据，共2个字节；低位在前温度数据：数据从前往后分别代表1~14个温度传感器值；14个数据，共28个字节；低位在前0x0D 0x0A是固定的数据尾
示例（温度）：
AA BB BB 1A 01 2A 01 3A 01 4A 01 5A 01 6A 01 7A 01 8A 01 9A 01 1B 02 2B 02 3B 02 4B 02 5B 02 0D 0A
通讯方式 [@中继（Microduino）与@中继（树莓派）]
通讯实现方式：
连接鸟蛋：
中继可以从多个鸟蛋中获取数据，我们将需要获取的鸟蛋数目、对应ID事先在@中继（Microduino）内设置，中继将从第一个开始轮流连接/接收鸟蛋数据
发送条件：
@中继（Microduino）获取到@蛋内传来数据后，配上中继时间轴、ID等数据，分别转发给@中继（树莓派），比如获取温度后发送温度数据，获取姿态后发送姿态数据@中继（Microduino）获取/发送气象站条件：
接收到姿态数据：不需要气象站数据接收到温度或者湿度数据，需要气象站数据
数据协议：
::= ...::= ;::= &Egg& | &Weather&if = &Egg&& &::= &蓝牙ID&;;[&加速度数据&];[&陀螺仪数据&];[&温度数据&];[&湿度数据&]if = &Weather&& &::= ;&温度数据&;&湿度数据&;&光照数据&;&气压数据&......................
详细说明：
/gaoyichuan/VultureEgg/blob/master/Documents/StringProtol.md
通讯方式 [@中继（树莓派）与@云端]
通讯实现方式：
@中继（树莓派）会把最新数据传送到互联网的服务器
这个服务器面向公众，承受流量
今后的@云端维护都利用这个服务器
发送条件：
有互联网得到最新数据后
数据协议：
详细说明：
硬件说明：
@蛋内：
所需模块：
Microduino-Core BLEMicroduino-10DOF
所需传感器：
温度传感器采用DS18B20，仅仅需要三条线：地、电源、信号；单总线通讯，只需一个I/O口即可连接十几个传感器湿度传感器选用sht21传感器，I2C通讯，需要四条线，地、电源、信号SDA、信号SCL
@中继（Microduino）：
所需模块：
Microduino-Core+Microduino-BLEMicroduino-RTC
所需传感器：
温度传感器采用DS18B20，单总线通讯；仅仅需要三条线：地、电源、信号湿度（SHT21）、气压（BMP180）、光照（TSL2561）的传感器都是I2C通讯；需要四条线，地、电源、信号SDA、信号SCL
@中继（树莓派）：
所需模块：
所需转接底板：
Microduino转树莓派
采用串口通讯：
Core+的串口1（D2、D3）作为与BT模块的通讯管脚& & （需跳线BT模块）Core+的串口0（D0、D1）作为与树莓派的通讯管脚& & （默认）
@云端服务器：
Step 6: 项目进程
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20:28 上传
：设置Web显示最小屏幕尺寸，高度小于580时，显示区域不再缩小。2. 修正蛋的缩放只在WEBGL container内进行：四元数姿态调整实现并测试，针脚朝下时蛋小头朝上，红轴为10dof 的 x ， 蓝轴为 y， 绿轴为 z：中继 数据库 网页都配合四元数做了改动：@火卫一 打通蛋内dmp数据：@火卫一 开始改写dmp程序，中继和服务器相继更新；鸟蛋专题页面搭建完毕：修正了一个中继数据溢出问题：姿态BUG修正！但姿态角的Z轴不可用，计划更新为DMP处理方式：经过志愿者们的努力，终于打通云端数据库！系统全部联通！：1.迁移数据库到pi_report，egg_report两个表中，修正数据服务，将以前需要四次数据库连接才能完成的数据请求，优化为只需一次即可。2，修正在firefox上会多出一段滚动条的问题。3，调整对于不支持webgl的浏览器的信息显示位置为显示蛋的位置。：@老锅 开始进行数据库&服务器调试工作！：web site 微调，更新了页面布局、修复不支持webgl的浏览器不能出数据的问题（数据可见，蛋不见），修正渲染切换时color略不一致的问题：web site 数据可视化实现，并对原实现方式进行了重构，将数据库连接部分单独抽取出来，形成一个返回JSON的数据服务。修正部分页面展示风格。：鸟蛋的温度可视化、姿态变化基本完成。并重构了代码。：@问天鼓 作为网页端志愿者加入了团队，完成了很酷的3d鸟蛋demo，包含温度云图：@小文 完成中继新款底板的设计与调试：湿度传感器读值问题成功解决！: 联调成功，蛋内-中继(Microduino)-中继(树莓派)通讯完毕，树莓派数据库连接成功: @蛋内和@中继（Microduino）通讯建立，解决几个BUG后正常运作: 重新确定项目要求，具体改动是将树莓派作为转发服务器，互联网作为主服务器: 网页和数据库对接完毕，但在构建3d鸟蛋的时候遇到了很多问题: 中继与树莓派的通讯处理完毕: 中继的气象站获取完毕: 中继的时间戳获取完毕，数据库样本建立完毕，准备开始和网页的对接: 蛋内到中继的通讯处理完毕，利用Microduino Core+即可解析蛋内发来数据: 再次明确蛋内、中继、树莓派的通信协议: 今天是创造性的一天，@火卫一 将蛋内Core BLE与蛋外BT模块的通讯成功打通！项目关键的一步完成了！：@leeturn 制定了网页的基本要求：要做到网页3d显示实时姿态，支持树莓派本地查看+云端查看，可能需要用到html5；@袖手蹲 先用一个Core与10DOF模拟蛋内情况，用BT模块把数据按照协议格式透传给中继，做好了以后可以兼容蛋内的CoreBLE： @铵君 和 @袖手蹲 在按照制订的协议规范研究串口通讯： @火卫一 还在研究串口，验证蛋内的CoreBLE把数据给中继的BT模块，BT模串口透传块出来： @老潘 制定出了详细的项目要求：今天@铵君 加入了我们团队，作为中继和鸟蛋的技术支持，他提出了将用树莓派进行中继数据的处理以及储存，于是Microduino就将准备好的Microduino&树莓派转接板交给了他！是的，你可以用Microduino连接树莓派！： 1.温度传感器纠结于要不要使用PT100 因为蛋内可能需要布置十几个温度传感器，每个PT100都需要设计运放底板，因此功耗和体积都成了影响因素。 再次考虑DS18B20、以及LM75A传感器。 2.完成对10dof中MPU6050中断引出的改版： @leeturn 作为志愿者D加入团队，提供网络支持。 @火卫一 成功将MPU6050程序移植到蛋内的CC2541上运行。 @小文 计划将湿度传感器在SHT20、SHT21、HTU21D几个中进行选型。 需要权衡几点： - 精度 - 功耗 - 体积 - 占用I/O口： 项目已经确定好了目标，志愿者手上已经收到了我们提供的硬件，项目正式启动。 @袖手蹲 将会先开始进行BLE通讯模块的采集实验、以及SD卡读写实验。 @火卫一 将会开始调试Microduino Core BLE（CC2541），在BLE协议饯的基础上展开数据采集实验。 @小文 将会开始PT100温度传感器的设计。: 开始确认项目要求以及可行性分析
Step 7: 相关资源
7.jpg (272.91 KB, 下载次数: 18)
20:28 上传
项目官网：项目管理：项目起源：鸟蛋演示：深度定制Arduino IDE：github：
蛋内：中继(Microduino)：中继（树莓派）
Step 8: 项目花絮
8.jpg (271.88 KB, 下载次数: 17)
20:28 上传
中继通信调试成功：
第一次联调：
中继数据库通信成功：
鸟蛋3D渲染成功：
新版气象站底板：
鸟蛋正常运转：
赞赞& && && && && &&&
好项目。。。赞
很漂亮啊，非常有意义的项目
不考虑无线供电吗？
好工艺 ，好公益，好公议
wow，很棒！
好棒,但是最关键的蛋壳传感的70续航的电力问题怎么办,蛋壳里不可以放个大电池吧,蛋壳的材料也挺关键的,如果感觉不对,有鸟儿不愿意孵化的可能性.
看题目有个鸟的窝,是否电力可以在窝里提供,类似无线充电.
爱心串起来的开源项目。
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有没有链接啊
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这个确实找不到啊
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欢迎访问 TI 热门产品应用指南日，中国北京&- All Programmable 技术和器件的全球领先企业赛灵思公司（Xilinx， Inc. （NASDAQ:XLNX））今天宣布推出面向OpenCL&、C和C++的2015.1版本SDAccel& 开发环境。SDAccel是面向系统和软件工程师而打造的SDx&系列开发环境成员之一，可将利用FPGA实现数据中心应用加速的性能功耗比提升高达25倍之多。新版SDAccel&开发环境增强了SDAccel集成开发环境（IDE）的特性，扩展了OpenCL标准合规性，并拥有了一个由SDAccel认证联盟成员所组成的更强大的生态系统，用以提供平台、库和设计服务。
　　SDAccel开发环境增强功能
　　SDAccel开发环境2015.1版本新增了调试和特性分析功能，让基于Eclipse的IDE变得更简单易用，可加速OpenCL、C和C++内核的开发与部署。此外，新版SDAccel开发环境扩展了SDAccel的Khronos标准合规性，现可支持新的OpenCLICD（Installable Client Driver）客户端驱动程序。扩展ICD支持后，OpenCL的多种实现方案可在同一系统中共存，从而使应用开发人员能够在CPU、GPU和FPGA之间实时切换，加速运行时间并降低功耗。
　　BitFusion.io公司CEO Subbu Rama指出：&Bitfusion通过硬件加速器、独特的软件抽象化和各种库的完美组合，最大限度地提升了现有数据中心应用的性能。我们支持即插即用加速，同时也高度依赖于底层厂商的硬件和工具来提供高级性能。作为赛灵思Kintex& UltraScale& FPGA和SDAccel开发环境的用户，我们非常高兴能够借助赛灵思所提供的不断发展演进的设计环境和强大支持，面向生物信息、科学计算、搜索、计算机视觉和媒体编码等领域的应用展示我们行业领先的OpenCL FPGA加速器。&
　　不断向平台、库和设计服务供应商扩展的生态系统
　　在2014年11月宣布推出的SDAccel认证生态系统基础上，赛灵思已经迎来更多提供开发板、特定市场专用库和设计服务的新联盟成员。新的开发板包括赛灵思Kintex UltraScale KCU105评估套件、支持混合储存立方体（ HMC）的美光（ Micron） Pico Computing SB-850 开发板，Alpha DataADM-PCIE-KU3开发板和4DSPCES820现成商用（COTS）小型嵌入式系统。
　　全新的和更新的赛灵思最佳库包括OpenCV、BLAS和Auviz Systems提供的机器学习深度神经网络（DNN）库。此外，新联盟成员ArrayFire也提供了机器学习库。
　　ArrayFire公司CEO John Melonakos表示：&ArrayFire素以快速发展的GPU计算软件库闻名。ArrayFire库只需几行就能取代原始代码数十行，能节约宝贵的时间，降低开发成本。我们已经与赛灵思合作，在SDAccel开发环境上充分利用我们在特定领域的Arrayfire专业技术，为数据中心基于 FPGA 的OpenCL应用加速打造了一个机器学习库和各种设计服务。&
　　除了加速终端应用开发所需的算法、库和FPGA内核外，赛灵思还打造了一个由设计服务联盟成员构成的全球生态系统，帮助全球设计团队推动OpenCL、C和C++应用的FPGA加速。新的设计服务成员包括ArrayFire、 Cluster Technology Limited、Impulse Accelerated Technologies、Instigate Design，Irish Centre for High-End Computing （ICHEC）和MulticoreWare公司。
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