小作品基于STM32的天气预报系统

　　以前在学校时候做的一个小作品，分享给大家。1、作品介绍
　　首先，看一下作品的演示视频：
　　视频加载中。。。
　　温馨提示：因为是进行人机对话演示，所以应打开音量观看哈。
　　这是本人之前的一个小作品，一个智能的天气预报系统。显示屏上显示各种天气指标及实时显示时间日期等。可以使用触摸屏输入城市名称搜索天气，也可以使用语音搜索天气。1。1系统功能
　　作品包含的的功能有：
　　（1）实时天气显示，温湿度显示，日历显示；
　　（2）收音机功能；
　　（3）人机对话功能。
　　系统框图如下：
　　1。2系统GUI界面
　　（1）主界面
　　你没有看错，就是99，就是星期八。但这不是系统出错，而是本人故意设置的初始值，每当开机收到天气数据之后就可以看出有明显的变化。
　　（2）菜单界面
　　（3）wifi设置界面
　　点击文本框会进入键盘界面，输入WiFi信息之后返回，再点击Add按钮即可发送WiFi名称与密码给控制器，控制器控制WiFi模块连接WiFi热点。
　　（4）收音机界面
　　通过点击下方频率点跳到相应频率，再通过左右按钮调节频率至所需频率。2、作品实现2。1天气数据获取及解析2。1。1天气数据从哪来？
　　天气数据可以从一些专门做天气预报的网站获取，如心知天气、和风天气等。本人选择的是心知天气
　　https：www。seniverse。com
　　网站首页如下：
　　我们是通过其API密钥才能获取得到其天气数据，而只有注册的用户才拥有API密钥，所以必须得注册，可以点击右上角进行注册。2。1。2天气数据是什么格式？
　　登录心知天气网站之后，点击菜单导航中的数据常规数据即可查看API文档。在API文档页面的左侧可看到一些可查看的条目，如：
　　可点击天气实况查看其相关说明，可以看到其天气数据格式如下图所示：
　　这就是JSON格式的数据，不了解JSON的朋友可查看往期文章：例说嵌入式实用知识之JSON数据
　　2。1。3如何解析得到有用的数据？
　　从上图中的JSON格式天气数据包中我们可以看出：我们需要用到的数据就是冒号后面的字符串数据，这些数据是我们需要获取并显示到屏幕上的数据。
　　那么，我们该怎么从这一堆JSON格式数据中解析出冒号后面的字符串呢？并且，这个系统是基于单片机的天气预报系统。而单片机使用C语言进行编程开发的，所以我们得使用C语言对这些JSON天气数据包进行解析。
　　其实，有一个专门解析JSON数据包的第三方C语言库。我们可以使用这个库进行解析，这个CJSON库的下载链接为：
　　链接：https：pan。baidu。coms1DQynsdlNyIvsVXmf4W5b8Q提取码：ww4z
　　只要把cJSON。c与cJSON。放到工程主程序所在目录，然后在主程序中包含头文件JSON。即可引入该库。如：
　　下面给出一个实例：
　　测试代码：程序功能：解析JSON天气数据包now。json（天气实况）微信公众号：嵌入式大杂烩1、数据来源：心知天气（api。seniverse。com）2、获取方法：GEThttps：api。seniverse。comv3weathernow。json？key2owqvhhd2dd9o9f9locationbeijinglanguagezhHansunitc3、返回的数据范例见文件test。txtincludestdio。hincludestring。hincludestdlib。hincludecJSON。h函数声明intcJSONWeatherParse（charJSON）；FunctionName：main主函数Parameter：NULLReturnValue：0FunctionExplain：intmain（intargc，charargv）｛FILEfp；chardata；intlen；inti；if（（fpfopen（now。txt，rb））NULL）｛printf（Openerror！）；return1；｝fseek（fp，0，SEEKEND）；文件指针指向文件末尾lenftell（fp）；求文件长度fseek（fp，0，SEEKSET）；文件指针指向文件开头data（char）malloc（len1）；fread（data，len，1，fp）；fclose（fp）；printf（readfilescomplete，lend。，now。txt，len）；cJSONWeatherParse（data）；解析天气数据free（data）；system（pause）；return0；｝FunctionName：cJSONWeatherParse，解析天气数据Parameter：JSON：天气数据包results：保存解析后得到的有用的数据ReturnValue：0：成功其他：错误FunctionExplain：intcJSONWeatherParse（charJSON）｛cJSONjson，arrayItem，object，subobject，item；jsoncJSONParse（JSON）；if（jsonNULL）｛printf（Errorbefore：〔s〕，cJSONGetErrorPtr（））；return1；｝else｛if（（arrayItemcJSONGetObjectItem（json，results））！NULL）；匹配字符串results，获取数组内容｛intsizecJSONGetArraySize（arrayItem）；获取数组中对象个数printf（cJSONGetArraySize：sized，size）；if（（objectcJSONGetArrayItem（arrayItem，0））！NULL）获取父对象内容｛if（（subobjectcJSONGetObjectItem（object，location））！NULL）｛printf（location）；if（（itemcJSONGetObjectItem（subobject，id））！NULL）｛printf（s：s，itemstring，itemvaluestring）；｝if（（itemcJSONGetObjectItem（subobject，name））！NULL）｛printf（s：s，itemstring，itemvaluestring）；｝if（（itemcJSONGetObjectItem（subobject，country））！NULL）｛printf（s：s，itemstring，itemvaluestring）；｝if（（itemcJSONGetObjectItem（subobject，timezone））！NULL）｛printf（s：s，itemstring，itemvaluestring）；｝if（（itemcJSONGetObjectItem（subobject，timezoneoffset））！NULL）｛printf（s：s，itemstring，itemvaluestring）；｝｝if（（subobjectcJSONGetObjectItem（object，now））！NULL）｛printf（now）；if（（itemcJSONGetObjectItem（subobject，text））！NULL）｛printf（s：s，itemstring，itemvaluestring）；｝if（（itemcJSONGetObjectItem（subobject，code））！NULL）｛printf（s：s，itemstring，itemvaluestring）；｝if（（itemcJSONGetObjectItem（subobject，temperature））！NULL）｛printf（s：s，itemstring，itemvaluestring）；｝if（（itemcJSONGetObjectItem（subobject，feelslike））！NULL）｛printf（s：s，itemstring，itemvaluestring）；｝if（（itemcJSONGetObjectItem（subobject，pressure））！NULL）｛printf（s：s，itemstring，itemvaluestring）；｝if（（itemcJSONGetObjectItem（subobject，humidity））！NULL）｛printf（s：s，itemstring，itemvaluestring）；｝if（（itemcJSONGetObjectItem（subobject，visibility））！NULL）｛printf（s：s，itemstring，itemvaluestring）；｝if（（itemcJSONGetObjectItem（subobject，winddirection））！NULL）｛printf（s：s，itemstring，itemvaluestring）；｝if（（itemcJSONGetObjectItem（subobject，windspeed））！NULL）｛printf（s：s，itemstring，itemvaluestring）；｝if（（itemcJSONGetObjectItem（subobject，windscale））！NULL）｛printf（s：s，itemstring，itemvaluestring）；｝if（（itemcJSONGetObjectItem（subobject，clouds））！NULL）｛printf（s：s，itemstring，itemvaluestring）；｝if（（itemcJSONGetObjectItem（subobject，dewpoint））！NULL）｛printf（s：s，itemstring，itemvaluestring）；｝｝if（（subobjectcJSONGetObjectItem（object，lastupdate））！NULL）｛printf（lastupdate）；printf（s：s，subobjectstring，subobjectvaluestring）；｝｝｝｝cJSONDelete（json）；return0；｝
　　这个测试程序会去读取我们工程目录下的now。txt件，所以事先我们需要把JSON格式的天气预报数据复制到该文件中：
　　把now。txt里面的数据读出并保存到data指向的动态内存中。然后再把data中的数据传入我们事先编写好的解析天气数据的函数intcJSONWeatherParse（charJSON）中进行解析，最后把解析之后的数据给到该函数的返回值即可。
　　解析函数里主要用到以下函数：1、cJSONParse函数cJSONcJSONParse（constcharvalue）；
　　该函数用来解析JSON数据包，并按照cJSON结构体的结构序列化整个数据包。
　　2、cJSONGetObjectItem函数cJSONGetObjectItem（cJSONobject，constcharstring）；
　　该函数可从cJSON结构体中查找某个子节点名称（键名称），如果查找成功可把该子节点序列化到cJSON结构体中。
　　3、cJSONGetArraySize函数cJSONGetArraySize（constcJSONarray）；
　　该函数可获取数组中元素个数。
　　4、cJSONGetArrayItem函数cJSONGetArrayItem（constcJSONarray，intindex）；
　　该函数可获取数组中的内容。
　　5、cJSONDelete函数cJSONDelete（cJSONc）；
　　该函数用来释放cJSONParse函数内部申请的堆内存。
　　我们的解析函数主要运用多次cJSONGetObjectItem来匹配各对象成员，然后取出各个键值对的值valuestring。
　　该程序的运行结果如下：
　　可见，解析完全正确！解析结果中冒号后面的数据就是我们可以选择使用的数据。这是解析当天的天气实况数据，解析未来几天的天气数据包或是其它天气数据包的方法都是类似的。2。2显示部分2。2。1几类常用的显示屏
　　液晶显示屏的接口较为常见的有3种类型：RGB接口，MCU总线接口，串口HMI。
　　（1）RGB接口
　　RGB接口必须用在带有RGB驱动的ARM芯片上，一般的ARM9芯片有少许支持RGB的，ARM9以上的芯片多数支持RGB。但是此类接口的驱动是最复杂的，对硬件要求也是最高的。
　　（2）MCU总线接口
　　MCU总线接口驱动比RGB简单一些，对硬件也基本没有任何要求，简单的MCU就可以驱动。但是界面的显示驱动工作量很大。
　　总线型接口的屏只提供点阵的操作。图片，字符等任何显示内容都是通过取模数据，在屏幕上相应的位置把点阵一个一个的打出来。在此基础上再来实现人机界面的逻辑。工作量很大。
　　（3）串口HMI
　　串口HMI是一种新的显示方案。首先它跟MCU总线屏一样对硬件没有任何要求，其次。它没有速度瓶颈，因为界面的显示是设备内部自己实现的，用户MCU只是发送指令，并不需要底层驱动。
　　再次，针对显示的人机界面的布局和大多数的逻辑（比如界面背景，按钮效果，文本显示等）。全部都不需要用户的MCU参与，使用设备提供的上位软件，在电脑上点几下鼠标就完成了。制作好资源文件以后下载到屏幕即可自动运行，剩下的就是USART交互了。2。2。2本系统的显示方案
　　本系统选择的是串口HMI这一显示方案。因为这种方案确实是可以在短时间内设计出比较漂亮的GUI界面。GUI界面设计软件如下图：
　　这是串口屏商家给的配套的GUI设计软件，该软件的下载链接：
　　链接：https：pan。baidu。coms1uYFhF412WVkk0FuqeOAGCg提取码：e70r
　　我们可以从左侧的工具箱里往工作区里拖拽需要用到的控件，常用的控件有文本控件、文字控件、按钮控件等。可在右侧的属性窗口设置控件的属性。可以通过选择不同的字库来设置不同的字体样式。
　　控件、页面的切换或则触发可能会产生相应的事件，可以通过代码来控制。其中，页面、控件的背景是可以上传本地的图片的，所以可以事先通过PS或则其他作图软件设计出精美的背景图片，然后再把控件都设置为透明色，最终地显示效果就可以达到很好的效果。
　　总之，可以很方便很容易设计出精美的GUI界面。同时，这个GUI设计软件还具有模拟真实的屏幕的功能，可以很方便地与用户MCU进行联调。仿真界面如图所示：
　　进入模拟器界面，可在下方选择数据的输入方式为用户MCU输入，然后设置相应的串口号和波特率即可。还可以实时查看用户MCU传给模拟器的数据。2。3与天气服务器通信
　　每个问题的解决往往都不能一步到位，要把这个问题的所有关键点找出来，着手去解决这些关键点，最终问题自然会得到解决。
　　同样的，虽然我们最终是用单片机控制WiFi模块来获取天气数据的，但是我们首先应该确保在没有单片机的情况下能获取得到天气数据，确保能和天气服务器正常通信。只有这样，在使用单片机获取数据遇到问题时才知道出错的范围在哪，便于我们进行调试。下面，分享windows下与天气服务器通信的测试方法：2。3。1所需的工具
　　网络调试助手。本人使用的是SocketTool，SocketTool是一款小巧实用且功能强大的TCPUDP网络通讯调试工具，可以帮助你检查网络应用软件及硬件的通讯情况，可以创建Socket服务器，如创建UDP组播地址及端口、创建UDPClient客户端、创建TCPClient、创建TCPServer。
　　该工具下载链接为：
　　链接：https：pan。baidu。coms1fgarl8xNb6nEAl3Ly0NQ3w提取码：np5v2。3。2测试方法
　　（1）首先，使用SocketTool工具建立一个TCPClient，对方IP设为：116。62。81。138（这是心知天气服务器的IP地址），对方端口设为80。如：
　　怎么才能知道一个网站的IP呢？在cmd窗口下输入ping域名即可得该域名对应的IP，如我们ping百度：
　　ping是Windows、Unix和Linux系统下的一个命令，利用ping命令可以检查网络是否连通，可以很好地帮助我们分析和判定网络故障，该命令还可以加许多参数使用，具体是键入Ping按回车即可看到详细说明。
　　（2）发送HTTP请求，向心知天气服务器请求天气数据。HTTP有几种请求方法，我们这里使用的是GET请求：
　　GET请求：从指定的资源请求数据。
　　具体的请求方法示例为：GEThttps：api。seniverse。comv3weathernow。json？key2owqvhhd2dd9o9f9locationbeijinglanguagezhHansunitc
　　其中，GET后面的URL地址可以上心知天气查看，如：
　　URL中的几个参数是可以设置的：
　　key：你的API密钥location：所查询的地点language：语言unit：单位
　　在SocketTool工具中发送GET请求（首先先得点击连接按钮进行连接），发送格式如下：
　　需要注意的问题就是每个GET请求之后都需要空两行，这两个换行也是GET请求的一部分，所以在编写单片机代码时需要注意的是要在这个请求字符串后添加rr，表示换两行。
　　服务器返回的天气数据为：
　　看看服务器返回的数据，发现中文都是乱码。原因是获取得的天气数据是utf8格式，必须转换为GBK格式中文才能正常显示。此处，我们只是测试与服务器是否能正常交互，测试结果显示有数据返回，说明通过以上的GET请求时可以获取到数据的。
　　在应用到单片机上时，还需要考虑的问题就是怎么把utf8格式转换为GBK格式的问题，转换后中文才能正常显示在显示屏上。2。4语音对话功能
　　本系统人机对话功能采用了两个硬件模块：（1）语音识别模块：采用LD3320语音识别芯片；（2）语音合成模块：采用SYN6288语音合成芯片。2。4。1语音识别
　　本系统语音识别模块采用的语音芯片是LD3320。该芯片已经集成了语音识别的处理器，不需要外接其他的辅助芯片如Flash、RAM等，直接嵌入在现有的产品中就可以实现语音识别的功能。
　　语音识别的过程为：（1）先预存要识别的关键词，如：搜索天气defineSTR00xiaotian小天defineSTR01sousuofuzhoutianqi搜索福州天气defineSTR02sousuoshanghaitianqi搜索上海天气defineSTR03sousuoshenzhentianqi搜索深圳天气defineSTR04sousuobeijingtianqi搜索北京天气defineSTR05sousuoguangzhoutianqi搜索广州天气defineSTR06sousuonanningtianqi搜索南宁天气defineSTR07sousuoxiamentianqi搜索厦门天气defineSTR08sousuoquanzhoutianqi搜索泉州天气defineSTR09sousuoputiantianqi搜索莆田天气defineSTR10sousuonanpingtianqi搜索南平天气
　　可以预存50条关键词（关键句），本人已经把关键词写死在程序里了，这显然就不能灵活的面对各种场景。其实可以通过代码编写一个学习功能，即识别之前首先进行学习一些即将要识别的关键词，然后在进行识别演示，这样就可以应对比较多的场景。
　　但是，这样还是不够智能，毕竟只能识别已经预存的关键词（关键句），要是没有预存就没办法识别了。所以真正的语音识别应该是在软件算法上下功夫，关于语音识别已然成为热门的一大研究专题，这就属于人工智能的范畴吧。希望以后可以有机会接触这一块，如有接触再做学习分享
　　（2）开始识别，如：staticvoidTaskASR（void）｛switch（nAsrStatus）｛caseLDASRRUNING：caseLDASRERROR：break；caseLDASRNONE：nAsrStatusLDASRRUNING；if（RunASR（）0）启动一次ASR识别流程：ASR初始化，ASR添加关键词语，启动ASR运算｛nAsrStatusLDASRERROR；｝break；caseLDASRFOUNDOK：nAsrResLDGetResult（）；一次ASR识别流程结束，去取ASR识别结果ASRSuccessHandle（nAsrRes）；nAsrStatusLDASRNONE；break；caseLDASRFOUNDZERO：default：nAsrStatusLDASRNONE；break；｝｝
　　nAsrStatus是用来表示语音识别的状态，不是LD3320芯片内部的状态寄存器。nAsrStatus有几种情况。我们比较关注的是LDASRFOUNDOK状态。LDASRFOUNDOK状态为识别成功，识别成功后将调用ASRSuccessHandle函数进行识别后的操作。
　　（3）识别成功则执行相应操作，如voidASRSuccessHandle（uint8asrcode）｛printf（r识别码：d，asrcode）；if（0asrcode）｛printf（我在，需要我的帮助吗？）；TTSPlay（0，〔t3〕〔2〕我在，〔2〕需要〔2〕我的〔3〕帮助吗）；RunFlagTRUE；｝elseif（RunFlag）｛RunFlagFALSE；识别码010为搜索天气识别码if（asrcode0asrcode10）｛switch（asrcode）｛caseCODE01：printf（福州命令识别成功r）；TTSPlay（0，〔t3〕〔2〕小天正在为您搜索福州天气）；memcpy（gcity，fujianfuzhou，sizeof（gplace））；break；caseCODE02：printf（上海命令识别成功r）；TTSPlay（0，〔t3〕〔2〕小天正在为您搜索上海天气）；memcpy（gcity，shanghai，sizeof（gplace））；break；caseCODE03：printf（深圳命令识别成功r）；TTSPlay（0，〔t3〕〔2〕小天正在为您搜索深圳天气）；memcpy（gcity，shenzhen，sizeof（gplace））；break；caseCODE04：printf（北京命令识别成功r）；TTSPlay（0，〔t3〕〔2〕小天正在为您搜索北京天气）；memcpy（gcity，beijing，sizeof（gplace））；break；caseCODE05：printf（广州命令识别成功r）；TTSPlay（0，〔t3〕〔2〕小天正在为您搜索广州天气）；memcpy（gcity，guangzhou，sizeof（gplace））；break；caseCODE06：printf（南宁命令识别成功r）；TTSPlay（0，〔t3〕〔2〕小天正在为您搜索南宁天气）；memcpy（gcity，nanning，sizeof（gplace））；break；caseCODE07：printf（厦门命令识别成功r）；TTSPlay（0，〔t3〕〔2〕小天正在为您搜索厦门天气）；memcpy（gcity，xiamen，sizeof（gplace））；break；caseCODE08：printf（泉州命令识别成功r）；TTSPlay（0，〔t3〕〔2〕小天正在为您搜索泉州天气）；memcpy（gcity，quanzhou，sizeof（gplace））；break；caseCODE09：printf（莆田命令识别成功r）；TTSPlay（0，〔t3〕〔2〕小天正在为您搜索莆田天气）；memcpy（gcity，putian，sizeof（gplace））；break；caseCODE10：printf（南平命令识别成功r）；TTSPlay（0，〔t3〕〔2〕小天正在为您搜索南平天气）；memcpy（gcity，nanping，sizeof（gplace））；break；｝memset（weatherdata，0，sizeof（weatherdata））；GETNowWeather（）；GETDailyWeather（）；GetWeatherTimerTIMER1HOUR；DisplayWeather（weatherdata）；DisplayWeatherIcon（weatherdata）；｝else｛switch（asrcode）｛caseCODE11：printf（语音播报天气命令识别成功r）；printf（s，gWeatherText）；TTSPlay（0，（uint8t）gWeatherText）；break；caseCODE12：printf（今天的气温是多少命令识别成功r）；break；default：TTSPlay（0，语音识别失败，请对准麦克风说话！）；break；｝｝｝｝2。4。2语音合成
　　本系统的语音合成模块采用SYN6288语音合成芯片，支持文本直接转化为语音。其与单片机的通信方式为串口通信。向该模块发送以下格式的数据包：
　　5字节帧头文本1字节校验，文本字节数小于等于200字节
　　即可合成语音。代码如：微信公众号：嵌入式大杂烩voidTTSPlay（uint8tMusic，uint8tText）｛需要发送的文本uint8tDataPacket〔50〕；uint8tTextLen；uint8tecc0；定义校验字节uint8ti0；TextLenstrlen（（constchar）Text）；需要发送文本的长度帧固定配置信息DataPacket〔0〕0xFD；构造帧头FDDataPacket〔1〕0x00；构造数据区长度的高字节DataPacket〔2〕TextLen3；构造数据区长度的低字节DataPacket〔3〕0x01；构造命令字：合成播放命令DataPacket〔4〕0x01Music4；构造命令参数：背景音乐设定校验码计算for（i0；i5；i）依次发送构造好的5个帧头字节｛eccecc（DataPacket〔i〕）；对发送的字节进行异或校验｝for（i0；iTextLen；i）依次发送待合成的文本数据｛eccecc（Text〔i〕）；对发送的字节进行异或校验｝发送帧信息memcpy（DataPacket〔5〕，Text，TextLen）；DataPacket〔5TextLen〕ecc；UART4SendStr（（char）DataPacket，5TextLen1）；｝
　　调用方式如：TTSPlay（0，〔t3〕〔2〕小天正在为您搜索福州天气）；3、最后
　　以上就是关于该作品比较重要的一些内容的分享，由于篇幅太长其他功能不做介绍，有兴趣的朋友可以查看源码。源码链接：
　　https：github。comzhengnianlistm32weather
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　　STM32串口IAP分享
　　我整理了一个嵌入式资料库，大家有什么好资料分享？可以给我留言，我把它加进去，资源共享，一起来完善这个资料库！
　　（资料库链接：
　　https：gitee。comzhengnianliEmbedSummary）