一、智慧农业
1、定义
智慧农业就是将物联网技术运用到传统农业中去，运用传感器和软件通过移动平台或者电脑平台对农业生产进行控制，使传统农业更具有“智慧”。除了精准感知、控制与决策管理外，从广泛意义上讲，智慧农业还包括农业电子商务、食品溯源防伪、农业休闲旅游、农业信息服务等方面的内容。
2、应用领域
农业生产环境监控：通过布设于农田、温室、园林等目标区域的大量传感节点，实时地收集温度、湿度、光照、气体浓度以及土壤水分、电导率等信息并汇总到中控系统。农业生产人员可通过监测数据对环境进行分析，从而有针对性地投放农业生产资料，并根据需要调动各种执行设备，进行调温、调光、换气等动作，实现对农业生长环境的智能控制。
食品安全：利用技术，建设农产品溯源系统，通过对农产品的高效可靠识别和对生产、加工环境的监测，实现农产品追踪、清查功能，进行有效的全程质量监控，确保农产品安全。物联网技术贯穿生产、加工、流通、消费各环节，实现全过程严格控制，使用户可以迅速了解食品的生产环境和过程，从而为食品供应链提供完全透明的展现，保证向社会提供优质的放心食品，增强用户对食品安全程度的信心，并且保障合法经营者的利益，提升可溯源农产品的品牌效应。
二、农业物联网
1、定义
农业物联网，即在大棚控制系统中，运用物联网系统的温度传感器、湿度传感器、PH值传感器、光传感器、CO2传感器等设备，检测环境中的温度、相对湿度、PH值、光照强度、土壤养分、CO2浓度等物理量参数，通过各种仪器仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中，保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境。远程控制的实现使技术人员在办公室就能对多个大棚的环境进行监测控制。采用无线网络来测量获得作物生长的最佳条件，可以为温室精准调控提供科学依据，达到增产、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。
2、应用功能
a实时监测功能
通过传感设备实时采集温室（大棚）内的空气温度、空气湿度、二氧化碳、光照、土壤水分、土壤温度、棚外温度与风速等数据；将数据通过移动通讯网络传输给服务管理平台，服务服管理平台对数据进行分析处理。
b远程控制功能
针对条件较好的大棚，安装有电动卷帘，排风机，电动灌溉系统等机电设备，可实现远程控制功能。农户可通过手机或电脑登录系统，控制温室内的水阀、排风机、卷帘机的开关；也可设定好控制逻辑，系统会根据内外情况自动开启或关闭卷帘机、水阀、风机等大棚机电设备。
c查询功能
农户使用手机或电脑登录系统后，可以实时查询温室（大棚）内的各项环境参数、历史温湿度曲线、历史机电设备 *** 作记录、历史照片等信息； 登录系统后，还可以查询当地的农业政策、市场行情、供求信息、专家通告等，实现有针对性的综合信息服务。
d警告功能
警告功能需预先设定适合条件的上限值和下限值，设定值可根据农作物种类、生长周期和季节的变化进行修改。 当某个数据超出限值时，系统立即将警告信息发送给相应的农户，提示农户及时采取措施。
三、智能大棚监控系统
1、定义
深圳信立科技有限公司智能大棚监控系统集传感器、自动化控制、通讯、计算等技术于一体，通过用户自定仪作物生长所需的适宜环境参数，搭建温室智能化软硬件平台，实现对温室中温度、湿度、光照、二氧化碳等因子的自动监测和控制。
智能大棚监控系统可以模拟基本的生态环境因子，如温度、湿度、光照、CO2浓度等，以适应不同生物生长繁育的需要，它由智能监控单元组成，按照预设参数，精确的测量温室的气候、土壤参数等，并利用手动、自动两种方式启动或关闭不同的执行结构（喷灌、湿帘水泵及风机、通风系统等），程序所需的数据都是通过各类传感器实时采集的。 该系统的使用，可以为植物提供一个理想的生长环境，并能起到减轻人的劳动强度、提高设备利用率、改善温室气候、减少病虫害、增加作物产量等作用。
2、系统组成
整个系统主要三大部分组成：数据采集部分、数据传输部分、数据管理中心部分。
A、数据管理层（监控中心）：硬件主要包括：工作站电脑、服务器（电信、移动或联通固定IP专线或者动态ip域名方式）； 软件主要包括： *** 作系统软件、数据中心软件、数据库软件、温室大棚智能监控系统软件平台（采用B/S结构，可以支持在广域网进行浏览查看）、 防火墙软件；
B、数据传输层（数据通信网络）：采用移动公司的GPRS网络传输数据，系统无需布线构建简单、快捷、稳定；移动GPRS无线组网模式具有：数据传输速率高、信号覆盖范围广、实时性强、安全性高、运行成本低、维护成本低等特点；
C、数据采集层（温室硬件设备）：远程监控设备：远程监控终端；传感器和控制设备：温湿度传感器、二氧化碳传感器、光照传感器、土壤湿度传感器、喷灌电磁阀、风机、遮阳幕等；编程语言Toit开源了！
Toit 是一种面向对象的物联网编程语言，在 IoT设备上能够实现秒级代码部署（注：如果使用C语言，一个简单的代码更改需要几分钟才能重新部署）；同时，Toit也是一种现代的、内存安全的编程语言，集成了先进的编辑器功能，如语法高亮、goto-definitions 、代码自动补全等等。
Toit 编程语言具备以下特征：
Toit的出现是因为有一群软件工程师对IoT开发的现状感到不满，凭借着在Google为Flutter构建V8 JavaScript 引擎和Dart语言的丰富经验，他们开始自己构建适用于IoT的最佳平台。也正是在平台构建过程中，他们意识到必须有一种高效的编程语言来满足物联网的需求。最开始，他们尝试使用了Python和JavaScript，但在微控制器上，这两种语言的速度都不够快。
为了解决性能和健壮性问题，Toit团队开始研究Toit语言，经过测试发现，Toit在 ESP32 上的执行代码速度比 MicroPython 快 30 倍以上，同时学习门槛也很低，Python开发人员在几小时内就可以学会它。
为什么会选择开源Toit？Toit团队表示：“从一开始，我们就明确知道Toit肯定是会在某个时刻开源的，因为所有主流的编程语言都是开源的。开源可以获得充满活力的生态系统，编程语言才能被大规模采用。经过多次迭代和实际环境的应用，Toit语言已经成为微控制器编写强大软件的利器，我们希望更多开发者能够从中受益，因此选择将它开源出来。”
链接：>农业物联网，即通过各种仪器仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中的物联网。可以为温室精准调控提供科学依据，达到增产、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。
大棚控制系统中，运用物联网系统的温度传感器、湿度传感器、PH 值传感器、光照度传感器、CO2 传感器等设备，检测环境中的温度、相对湿度、PH 值、光照强度、土壤养分、CO2 浓度等物理量参数，保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境。远程控制的实现使技术人员在办公室就能对多个大棚的环境进行监测控制。采用无线网络来测量获得作物生长的最佳条件。
农业物联网一般应用是将大量的传感器节点构成监控网络， 通过各种传感器采集信息， 以帮助农民及时发现问题， 并且准确地确定发生问题的位置， 这样农业将逐渐地从以人力为中心、依赖于孤立机械的生产模式转向以信息和软件为中心的生产模式，从而大量使用各种自动化、智能化、远程控制的生产设备。
在计算机互联网的基础上，利用 RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中，物品(商品)能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技术，通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。本实验采用W25Q64芯片
W25Q64是华邦公司推出的大容量SPI
FLASH产品，其容量为64Mb。该25Q系列的器件在灵活性和性能方面远远超过普通的串行闪存器件。W25Q64将8M字节的容量分为128个块，每个块大小为64K字节，每个块又分为16个扇区，每个扇区4K个字节。W25Q64的最小擦除单位为一个扇区，也就是每次必须擦除4K个字节。所以，这需要给W25Q64开辟一个至少4K的缓存区，这样必须要求芯片有4K以上的SRAM才能有很好的 *** 作。
W25Q64的擦写周期多达10W次，可将数据保存达20年之久，支持27~36V的电压，支持标准的SPI，还支持双输出/四输出的SPI，最大SPI时钟可达80Mhz。
一。SPI接口原理
(一)概述
高速，全双工，同步的通信总线。
全双工：可以同时发送和接收，需要2条引脚
同步： 需要时钟引脚
片选引脚：方便一个SPI接口上可以挂多个设备。
总共四根引脚。
(二)SPI内部结构简明图
MISO： 做主机的时候输入，做从机的时候输出
MOSI：做主机的时候输出，做从机的时候输入
主机和从机都有一个移位寄存器，在同一个时钟的控制下主机的最高位移到从机的最高位，同时从机的最高位往前移一位，移到主机的最低位。在一个时钟的控制下主机和从机进行了一个位的交换，那么在8个时钟的控制下就交换了8位，最后的结果就是两个移位寄存器的数据完全交换。
在8个时钟的控制下，主机和从机的两个字节进行了交换，也就是说主机给从机发送一个字节8个位的同时，从机也给主机传回来了8个位，也就是一个字节。
(三)SPI接口框图
上面左边部分就是在时钟控制下怎么传输数据，右边是控制单元，还包括左下的波特率发生器。
(四)SPI工作原理总结
(五)SPI的特征
(六)从选择(NSS)脚管理
两个SPI通信首先有2个数据线，一个时钟线，还有一个片选线，只有把片选拉低，SPI芯片才工作，片选引脚可以是SPI规定的片选引脚，还可以通过软件的方式选择任意一个IO口作为片选引脚，这样做的好处是：比如一个SPI接口上挂多个设备，比如挂了4个设备，第二个用PA2，第三个用PA3，第四个用PA4作为片选，我们
跟第二个设备进行通信的时候，只需要把第二个片选选中，比如拉低，其他设备的片选都拉高，这样就实现了一个SPI接口可以连接个SPI设备，战舰开发板上就是通过这种方法来实现的。
(七)时钟信号的相位和极性
时钟信号的相位和极性是通过CR寄存器的 CPOL 和 CPHA两个位确定的。
CPOL：时钟极性，设置在没有数据传输时时钟的空闲状态电平。CPOL置0，SCK引脚在空闲时为低电平，CPOL置1，SCK引脚在空闲时保持高电平。
CPHA：时钟相位 设置时钟信号在第几个边沿数据被采集
CPHA=1时：在时钟信号的第二个边沿
CPOL=1，CPHA=1，
CPOL=1表示时钟信号在没有数据传输时即空闲时的状态为高电平。如果CPHA=1，那么数据就在时钟信号的第二个边沿即上升沿的时候被采集。
CPOL= 0，CPHA=1， CPOL=0表示时钟信号在没有数据传输时即空闲时的状态为低电平。
如果CPHA=1，那么数据就在时钟信号的第二个边沿即下降沿的时候被采集。
CPHA=0时：在时钟信号的第一个边沿
CPOL=1，CPHA=0，
CPOL=1表示时钟信号在没有数据传输时即空闲时的状态为高电平。如果CPHA=1，那么数据就在时钟信号的第一个边沿即下降沿的时候被采集。
CPOL= 0，CPHA=0， CPOL=0表示时钟信号在没有数据传输时即空闲时的状态为低电平。
如果CPHA=1，那么数据就在时钟信号的第一个边沿即上升沿的时候被采集。
为什么要配置这两个参数
因为SPI外设的从机的时钟相位和极性都是有严格要求的。所以我们要根据选择的外设的时钟相位和极性来配置主机的相位和极性。必须要与从机匹配。
(八)数据帧的格式和状态标志
数据帧格式：根据CR1寄存器的LSBFIRST位的设置，数据可以MSB在前也可以LSB在前。
根据CR1寄存器的DEF位，每个数据帧可以是8位或16位。
(九)SPI中断
(十)SPI引脚配置 (3个SPI)
引脚的工作模式设置
引脚必须要按照这个表格配置。
二。SPI寄存器库函数配置
(一)常用寄存器
(二)SPI相关库函数
STM32的SPI接口可以配置为支持SPI协议或者支持I2S音频协议。默认是SPI模式，可以通过软件切换到I2S方式。
常用的函数：
1 void SPI_Init(SPI_TypeDef SPIx, SPI_InitTypeDef
SPI_InitStruct);//SPI的初始化
2 void SPI_Cmd(SPI_TypeDef SPIx, FunctionalState NewState); //SPI使能
3 void SPI_I2S_ITConfig(SPI_TypeDef SPIx, uint8_t SPI_I2S_IT,
FunctionalState NewState); //开启中断
4 void SPI_I2S_DMACmd(SPI_TypeDef SPIx, uint16_t SPI_I2S_DMAReq,
FunctionalState NewState);//通 过DMA传输数据
5 void SPI_I2S_SendData(SPI_TypeDef SPIx, uint16_t Data); //发送数据
6 uint16_t SPI_I2S_ReceiveData(SPI_TypeDef SPIx); //接收数据
7 void SPI_DataSizeConfig(SPI_TypeDef SPIx, uint16_t SPI_DataSize);
//设置数据是8位还是16位
8 其他几个状态函数
void SPI_Init(SPI_TypeDef SPIx, SPI_InitTypeDef
SPI_InitStruct);//SPI的初始化
结构体成员变量比较多，这里我们挑取几个重要的成员变量讲解一下：
第一个参数 SPI_Direction 是用来设置 SPI 的通信方式，可以选择为半双工，全双工，以及串行发和串行收方式，这里我们选择全双工模式
SPI_Direction_2Lines_FullDuplex。
第二个参数 SPI_Mode 用来设置 SPI 的主从模式，这里我们设置为主机模式 SPI_Mode_Master，当然有需要你也可以选择为从机模式
SPI_Mode_Slave。
第三个参数 SPI_DataSiz 为 8 位还是 16 位帧格式选择项，这里我们是 8 位传输，选择SPI_DataSize_8b。
第四个参数 SPI_CPOL 用来设置时钟极性，我们设置串行同步时钟的空闲状态为高电平所以我们选择 SPI_CPOL_High。
第五个参数 SPI_CPHA
用来设置时钟相位，也就是选择在串行同步时钟的第几个跳变沿(上升或下降)数据被采样，可以为第一个或者第二个条边沿采集，这里我们选择第二个跳变沿，所以选择
SPI_CPHA_2Edge
第六个参数 SPI_NSS 设置 NSS 信号由硬件(NSS 管脚)还是软件控制，这里我们通过软件控
制 NSS 关键，而不是硬件自动控制，所以选择 SPI_NSS_Soft。
第七个参数 SPI_BaudRatePrescaler 很关键，就是设置 SPI 波特率预分频值也就是决定 SPI 的时
钟的参数 ， 从不分频道 256 分频 8 个可选值，初始化的时候我们选择 256 分频值
SPI_BaudRatePrescaler_256, 传输速度为 36M/256=140625KHz。
第八个参数 SPI_FirstBit 设置数据传输顺序是 MSB 位在前还是 LSB 位在前， ，这里我们选择
SPI_FirstBit_MSB 高位在前。
第九个参数 SPI_CRCPolynomial 是用来设置 CRC 校验多项式，提高通信可靠性，大于 1 即可。
设置好上面 9 个参数，我们就可以初始化 SPI 外设了。
初始化的范例格式为：
SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;
SPI_InitStructureSPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;
//双线双向全双工
SPI_InitStructureSPI_Mode = SPI_Mode_Master; //主 SPI
SPI_InitStructureSPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; // SPI 发送接收 8 位帧结构
SPI_InitStructureSPI_CPOL = SPI_CPOL_High;//串行同步时钟的空闲状态为高电平
371
SPI_InitStructureSPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;//第二个跳变沿数据被采样
SPI_InitStructureSPI_NSS = SPI_NSS_Soft; //NSS 信号由软件控制
SPI_InitStructureSPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256; //预分频
256
SPI_InitStructureSPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; //数据传输从 MSB 位开始
SPI_InitStructureSPI_CRCPolynomial = 7; //CRC 值计算的多项式
SPI_Init(SPI2, &SPI_InitStructure); //根据指定的参数初始化外设 SPIx 寄存器
(三)程序配置步骤
三。W25Qxx配置讲解
(一)电路图
片选用的PB12
W25Q64 是华邦公司推出的大容量SPI FLASH 产品，W25Q64 的容量为 64Mb，该系列还有 W25Q80/16/32
等。ALIENTEK 所选择的 W25Q64 容量为 64Mb，也就是 8M 字节。(1M=1024K)
W25Q64 将 8M 的容量分为 128 个块(Block)，每个块大小为 64K 字节，每个块又分为 16个扇区(Sector)，每个扇区 4K
个字节。W25Q64 的最少擦除单位为一个扇区，也就是每次必须擦除 4K 个字节。这样我们需要给 W25Q64 开辟一个至少 4K 的缓存区，这样对 SRAM
要求比较高，要求芯片必须有 4K 以上 SRAM 才能很好的 *** 作。
W25Q64 的擦写周期多达 10W 次，具有 20 年的数据保存期限，支持电压为 27~36V，W25Q64 支持标准的
SPI，还支持双输出/四输出的 SPI，最大 SPI 时钟可以到 80Mhz(双输出时相当于 160Mhz，四输出时相当于 320M)，更多的 W25Q64
的介绍，请参考 W25Q64 的DATASHEET。
在往一个地址写数据之前，要先把这个扇区的数据全部读出来保存在缓存里，然后再把这个扇区擦除，然后在缓存中修改要写的数据，然后再把整个缓存中的数据再重新写入刚才擦除的扇区中。
便于学习和参考再给大家分享些spi 的资料
stm32之SPI通信
>控制变量法：探究电阻的大小与导体的材料、温度、粗细、长度的关系的实验；影响压力作用效果的因素；影响液体蒸发快慢的因素；探究声音产生的因素；探究液体内部压强的规律；比热容概念的引入。
转换法：证明声音是由震动产生的，敲击音叉后放入水中，水花四溅。
等效法：物体的重心；合力；串并联总电阻；平面镜成像；在研究物体受几个力作用的情况时，引入“合力”的概念。
建立理想模型法：在研究磁体的磁场时，引入“磁感线”的概念；表示模型（如太阳系模型）；理论模型（如理想气体模型）；想象模型（如电场线、磁感线等力线的模型）；数学模型（如空间点阵模型）。
类比法：用水流（压）类比电流（压）；用水波类比声波。
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