基于STM32F407的七要素气象站CR-WS数据处理实现（附源码）

一、七要素气象站介绍

通信协议

地址操作说明备注
0x0000 保留
0x0001 只读空气温度，16进制，分辨率0.1℃ +40的数据
0x0002 只读空气湿度，16进制，分辨率0.1%RH
0x0003 只读风向，16进制，分辨率0.1° 设备正北指向为0°
0x0004 只读瞬时风速，16进制，分辨率0.1m/s 16s的平均风速
0x0005 只读最大风速，16进制，分辨率0.1m/s 历史最大值，掉电清除
0x0006 只读瞬时雨量（降雨强度），16进制，分辨率0.1mm/min 默认1min,其他定制。
0x0007 只读累计雨量，16进制，分辨率0.1mm 集满49999后，清0
0x0008 只读紫外线高位，16进制，分辨率1uw/cm2

0x0009 只读紫外线低位，16进制，分辨率1uw/cm2
0x000A 只读光照度高位，16进制，分辨率0.1lux
0x000B 只读光照度低位，16进制，分辨率0.1lux
0x000C 只读大气压高位，16进制，分辨率1帕
0x000D 只读大气压低位，16进制，分辨率1帕

操作指令：

①读从机地址：

00 03 00 00 00 01 85 DB

00默认，03功能码，00 00为起始地址，00 01为寄存器个数，85 DB为CRC16校验码，用于485校验。

响应：

02 03 02 00 02 7D 85

02从机地址，03功能码，02数据长度，00 02数据内容，7D 85为CRC16校验码，用于485校验。

②读单个寄存器

01 03 00 01 00 01 D5 CA

01默认，03功能码，00 00为起始地址，00 01为寄存器个数，D5 CA为CRC16校验码，用于485校验。

响应：

01 03 02 01 68 B8 3A

01默认，03功能码，02数据长度，01 68数据内容，B8 3A为CRC16校验码，用于485校验。

③读温湿度

01 03 00 01 00 02 95 CB

01默认，03功能码，00 01为起始地址，00 02为寄存器个数，95 CB为CRC16校验码，用于485校验。

响应：

01 03 04 02 B4 02 1D 7A 6D

01默认，03功能码，04数据长度，01 68 01 68数据内容，7A 6D为CRC16校验码，用于485校验。

计算：

0x0001为温度寄存器，数据内容为02 B4，转换为十进制为692

温度=692/10-40=29.2℃

0x0002为湿度寄存器，数据内容为021D，转换为十进制为209

湿度=209/10=20.9RH%

实际环境用串口助手测试

查询所有寄存器的值：

指令：
01 03 00 01 00 0D D5 CF

对数据进行分帧处理，获取其中的一组返回数据。

响应示例：
01 03 1A 02 88 02 E2 03 9B 00 00 00 01 00 00 00 00 00 00 00 02 00 00 00 00 00 01 73 4C BA 40

01 03为默认功能码

1A表示有26个数据

02 88对应0x0001地址，即温度寄存器，转换成十进制为648，温度=648/10-40=24.8℃。

02 E2对应0x0002地址，即湿度寄存器，转换成十进制为738，湿度=738/10=73.8RH%

03 9B对应0x0003地址，即风向寄存器，转换成十进制为923，风向=923/10=92.3°

00 00对应0x0004地址，即瞬时风速寄存器，瞬时风速为0

00 01对应0x0005地址，即最大风速寄存器，最大风速为0.1m/s

00 00对应0x0006地址，即瞬时雨量寄存器，瞬时雨量为0

00 00对应0x0007地址，即累计雨量寄存器，累计雨量为0.1

00 00 00 02对应0x0008,0x0009地址，分别为紫外线高低位，大小为2uw/cm2

00 00 00 00对应0x000A,0X000B地址，分别为光照度高低位，大小为0帕

00 01 73 4C对应0x000C,0x000D地址，分别为大气压高低位，转换成十进制95052，大气压=95052帕=95.052kpa，标准为101.325kpa

读取某个数据，如风速、风向、光照根据寄存器地址去读即可。

二、功能讲解

首先整体说一下我写的思路，通过串口三去发送指令并接收来自气象站的数据，再用串口一进行打印检查，对于多串口共用有问题的可以看看我的STM32F407多路串口通信进行数据收发，然后后期会用串口二将数据发送到全站仪去检测，目前只是个demo，但是已经完成了对数据的处理和收发功能。

举个栗子：读一下温度传感器

 double getTemperature()
	{
		
		u8 bitOne,bitTwo,bitThree,bitFour;
		double res;
		bitOne=USART3_RX_BUF[3]>>4;
		bitTwo=USART3_RX_BUF[3]&0x0F;
		bitThree=USART3_RX_BUF[4]>>4;
		bitFour=USART3_RX_BUF[4]&0x0F;
		res=(bitOne*pow(16,3)+bitTwo*pow(16,2)+bitThree*16+bitFour)/10-40;
		w.Temperature=res;
		return w.Temperature;
	}

前三位为默认指令码，因此数据从第四位开始，因为要求的数据格式为10进制，并且要进行计算，所以就进行了一下转换，分离高4位和低4位，然后乘以权重，再根据数据通信协议进行数据计算，最后存在结构体的温度变量中。

再举个栗子，大气压传感器

double getAtmospheric_Pressure()
{

		
		u8 bitOne,bitTwo,bitThree,bitFour,bitFive,bitSix,bitSeven,bitEight;
		double res;
		bitOne=USART3_RX_BUF[25]>>4;
		bitTwo=USART3_RX_BUF[25]&0x0F;
		bitThree=USART3_RX_BUF[26]>>4;
		bitFour=USART3_RX_BUF[26]&0x0F;
		bitFive=USART3_RX_BUF[27]>>4;
		bitSix=USART3_RX_BUF[27]&0x0F;
		bitSeven=USART3_RX_BUF[28]>>4;
		bitEight=USART3_RX_BUF[28]&0x0F;
		res=(bitOne*pow(16,7)+bitTwo*pow(16,6)+bitThree*pow(16,5)+bitFour*pow(16,4)+bitFive*pow(16,3)+bitSix*pow(16,2)+bitSeven*pow(16,1)+bitEight)/10;
		w.Atmospheric_Pressure=res;
		return w.Atmospheric_Pressure;

}

和温度传感器一样，但是因为通信协议有高位和低位四个数，所以要多定义几个变量。

指令定义：

u8 weatherIndex[8] = {0x01,0x03,0x00,0x01,0x00,0x0D,0xD5,0xCF};

发送函数：

	 void sendIndex(void)
	{

		u8 t;
		
		//向气象传感器发送指令，返回的数据暂存于USART3_RX_BUF
		for(t=0;t<8;t++)
	{
		USART_SendData(USART3, weatherIndex[t]);         
		while(USART_GetFlagStatus(USART3,USART_FLAG_TC)!=SET);
	}
	
	delay_ms(3000);
}

ps：发送间隔不能太短，我这里设置的就有点短了，气象仪有点反应不过来，延时要给大一点。

结构体定义：

typedef struct weatherData{
		double Temperature;//温度
		double Humidity;//湿度
		double Instantaneous_Wind_Speed;//瞬时风速
		double Max_Wind_Speed;//最大风速
		double Wind_Direction;//风向
		double Ultraviolet_Rays;//紫外线
		double Instantaneous_Rainfall;//瞬时雨量
		double Accumulated_Rainfall;//累计雨量
		double Illuminance;//光照度
		double Atmospheric_Pressure;//大气压
	}weather;

三、结果

初始值：

第一次测试：

第二次：轻拨风速转片，转动风向标

第三次：使劲的转，让风速突破历史记录

第四次：停止转动，记录保持

第五次：断电，重新上电，各项数据保持

下载地址：https://download.csdn.net/download/qq_41573860/12776557

因为涉及到很多其他方面的功能，所以我上传的项目中已经能删的文件已经删掉，只留了气象传感器和串口相关的函数，注释掉的是气象站用不到的，测试了一下不影响气象站的使用和数据处理。因为要检测变化值，连续检测，然后将前后两次的各项传感器数值进行比较，若差值太大就要停止，所以我准备用结构体存储，把每一次测的数据存于队列中，当连续三次没有出问题的话就出队。我没有把程序往进放，这个仅是数据收发和处理的，有问题可以私我，大家一起讨论学习。等再完善一些后，我上传到github上再分享链接，就不用积分了。

来源：oschina

链接：https://my.oschina.net/u/4288530/blog/4539779

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