制作智能空气净化器原型
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概况
随着空气污染的日益严重，以及人们对生活质量的要求越来越高，越来越多的人开始关注到空气质量的问题。一台智能化空气净化器在保证操作方便、支持智能化控制的同时，如果还能根据空间空气质量调整净化强度，那么不仅能帮助保障家人呼吸健康，还能最大效率节约资源。
本文所介绍的空气净化器解决方案不仅拥有基础功能，还增加了其他功能。此款智能空气净化器可以自动检测空气中有害物质的浓度，根据污染浓度实时自动调节净化强度，还能检测空气净化器滤芯使用情况、计算滤芯使用寿命，并提醒更换滤芯。
步骤
第 1 步：硬件设计方案
硬件特性
- 主控模块采用涂鸦自研的 WBRU 模组，用于控制整机运行，包括按键检测、LED 指示、负载控制、数据通讯等工作。
- 采用四合一粉尘传感器实时测量输出温湿度、VOC 浓度、PM1.0/PM2.5/PM10 质量浓度。
- 蜂鸣器采用压电式无源蜂鸣器，通过模组输出相应频率 PWM 信号驱动。
- 微动开关可以防止误打开滤芯所在后盖。
- 光敏传感器可以检测环境光线强度，自动调节显示亮度。
- LED 可直观显示定时、异常警报等信息。
- NFC 读卡器可以有效检测滤芯的匹配情况与使用寿命。
硬件方案框架图
主控单元
本方案选用涂鸦智能的一款低功耗 WBRU 模组作为主控板，并基于该模组进行 SoC 开发，实现电机控制和传感器数据采集。
电机控制
空气净化器的风机选用的型号是稻津的 MI-JK48HM710，电机的控制信号有调速信号 PWM、反馈信号 FG 和刹车信号 BRK，控制信号与模组之间的通讯需要进行电平转化。
按键与感光传感器
系统有两个按键。
- 主按键：长按开关机，短按切换不同的工作模式（自动、睡眠、最爱）。
- 屏幕按键：短按切换屏幕和指示灯的状态（PM2.5、PM10、TVOC、温度、湿度），长按进入配网模式。系统中有一个光敏二极管，用于控制夜间光线较暗时显示的亮度。
显示电路
方案使用一个 TM1650 驱动 IC 来驱动一个 3 位 8 段数码管和 5 个模式指示灯。数码管用于显示空气指标，通过屏幕按键控制，分别为 PM2.5 数据、PM10 数据、TVOC 数据、温度、湿度。
NFC 驱动
方案使用 MFRC522，它是高度集成的非接触式读写卡芯片，可根据不同主机接口实现 SPI、串行 UART、I2C 协议通讯。方案中使用 SPI 通讯来实现滤芯 NFC 检测功能（通过 NFC 判断滤芯工作时间，以及是否更换新滤芯)。
四合一传感器驱动
AM1002 是一款高性价比的多参数空气质量传感器集成模组，能够实时测量输出温湿度、VOC 浓度、PM1.0/PM2.5 /PM10 质量浓度。
电源
方案使用 LowPower Semiconductor （微源半导体）的 LP6498AB6F 输出 5V 给一些传感器供电，ASM1117 由 5V 转 3.3V 给模组供电，供电电流不低于 150mA。
LP6498AB6F 的规格如下：
- 最大输入电压： 4.5~30V
- 输出电压范围： 0.8~12V
- 开关频率： 600KHZ
- 最大持续电流可达： 1.2A
其他驱动
此外，还有蜂鸣器、UV 灯、以及机械微动开关用于仓门检测。
原理图与 PCB
第 2 步：整机搭建
整机搭建如下图所示：
第 3 步：软件设计方案
功能需求
产品功能简述： 有自动、手动、睡眠三种模式。可以通过按键和 App 选择切换。其中自动模式会根据环境自动控制风扇转速、UV 灯、屏幕灯光等，还可以通过 NFC 检测滤芯是否安装，并读取滤芯生产信息，同时能够智能计算滤芯寿命。
功能 说明 设备功能 - 主按键： 长按开关机。短按切换不同的工作模式（自动、手动、睡眠）。
- 屏幕按键： 短按切换屏幕和指示灯的状态（PM2.5、PM10、TVOC、温度、湿度）， 长按进入配网模式。
- 显示屏：三位断码屏，显示空气指标，通过屏幕按键控制，分别为 PM2.5 数据、PM10 数据、TVOC 数据、温度、湿度。
- 蜂鸣器：按键音及报警提醒。如果滤芯仓门是打开的，则设备断电不工作。
- NFC 芯片：每次开机，检测滤芯 NFC 是否存在，读取滤芯信息并上报。
App 功能 - 总开关。
- 童锁：App 上开启后，设备端按键无法使用。
- 静音：App 上开启后，设备端按键静音。
- 定时：App 上设置后，启动定时开关功能。
- 智能杀菌：需要 App 手动开启。
- 空气指标显示：分别为 PM2.5 数据、PM10 数据、TVOC 数据、温度、湿度。
- 滤芯寿命显示及重置：支持 App 手动重置，也支持 NFC 识别后自动重置。
- 工作模式：自动模式、手动模式、睡眠模式三种。
- 自动模式：运行自动模式功能。
- 手动模式：可以手动设置此模式下的风速档位。
- 睡眠模式：进入睡眠档位 20% 风速，屏幕 LED 灯关闭。
- 风速档位：睡眠（20%）、低（40%）、中（70%）、高（100%）。
智能功能 - 自动模式——风扇自动调节功能。
- 自动模式——环保功能：当室内空气质量优（0-35ug/m³）且保持一段时间（2h）时，关闭风扇，以节省能源，如果 PM2.5 再次超过 35，则启动风扇自动调节。
- 自动模式—睡眠功能：当光线传感器检测到房间已经变暗，设备自动关闭灯光和屏幕。此时如果空气质量优保持一段时间时（30min），则风扇降为最低档位（20%风速）。
- 智能杀菌功能：温度 20℃ 以上，湿度 65% 以上，且近 4h 无触发过杀菌功能（开启 UV 灯），则开启 UV 杀菌持续 1h。
- 滤芯 NFC 检测功能：检测滤芯是否存在，并读取滤芯类别和生产信息，可防盗版。
- 滤芯寿命智能计算功能：智能计算滤芯的粉尘累计吸附量，得到滤芯剩余寿命信息，并根据粉尘吸附速度和设备使用频率估算滤芯剩余可用时间。
配网功能 通用 Wi-Fi+Bluetooth Low Energy 配网，长按配网按键重置配网。 环境搭建
开发环境搭建
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开发环境搭建可以参考 SoC 二次开发环境搭建。如果已经有虚拟机和乌班图的开发环境可直接跳至 4.2 下载编译依赖工具 小节进行剩余环境搭建。
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产品创建可以参考 在涂鸦 IoT 开发平台上创建产品。创建产品后，添加产品标准功能 DP 点和自定义功能 DP 点。空气净化器 DP 点如下表。
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参考 快速入门 来完成代码修改编译、固件上传、获取 token、烧录授权和设备配网。
功能 DP 点
DP ID 功能点 标识符 数据传输类型 数据类型 功能点属性 1 开关 switch 可下发可上报 bool 无 2 PM2.5 pm25 只上报 value 数值范围: 0~700；间距: 1；倍数: 0；单位: ug/m³ 3 模式 mode 可下发可上报 enum 枚举值: manual； auto； sleep 4 风速 fan_speed_enum 可下发可上报 enum 枚举值: sleep；low； mid；high 5 滤芯寿命 filter_life 只上报 value 数值范围: 0~100；间距: 1；倍数: 0；单位: % 7 童锁 child_lock 可下发可上报 bool 无 8 灯光 light 可下发可上报 bool 无 9 UV 杀菌 uv 可下发可上报 bool 无 11 滤芯复位 filter_reset 可下发可上报 bool 无 12 室内温度 temp_indoor 只上报 value 数值范围: -20~50；间距: 1； 倍数: 0；单位: ℃ 13 室内湿度 humidity 只上报 value 数值范围: 0~100；间距: 1；倍数: 0；单位: % 14 TVOC tvoc 只上报 value 数值范围: 0~999；间距: 1；倍数: 0；单位: ug/m3 16 滤芯剩余天数 filter_days 只上报 value 数值范围: 0~1000；间距: 1； 倍数: 0；单位: day 17 累计工作时间 runtime_total 只上报 value 数值范围: 0~5,256,000；间距: 1；倍数: 0；单位: min 18 倒计时 countdown_set 可下发可上报 enum 枚举值: cancel、1h、 2h、3h、 4h、 5h 19 倒计时剩余时间 countdown_left 只上报 value 数值范围: 0~360；间距: 1；倍数: 0；单位: min 20 累计吸收颗粒 pm_total 只上报 value 数值范围: 0~10000000,间距: 1, 倍数: 0,单位: mg 22 故障告警 fault 只上报 fault 故障值: e1, e2 23 温标切换 temp_unit_convert 可下发可上报 enum 枚举值: c, f 101 PM10 pm10 只上报 value 数值范围: 0~999,间距: 1, 倍数: 0,单位: ug/m3 102 滤芯种类 filter_type 只上报 enum 枚举值: standard, Antibacterial, Aldehyde_removal, Professional 103 静音 sound_switch 可下发可上报 bool 无 总体设计
模块划分
对功能需求进行分析梳理后，可将空气净化器 demo 程序划分为以下八大模块：
No. 模块 处理内容 1 外设驱动组件 按键、电机、段码显示屏、NFC 读卡器、空气质量传感器等驱动程序 2 设备基础服务 设备开关、状态处理、模式切换、本地定时等 3 显示处理服务 段码液晶屏显示空气指标数据、LED 灯指示段码屏显示的空气指标内容 4 环境检测服务 检测空气质量环境、光线亮暗情况 5 数据计算处理 自动风扇转速算法、滤芯寿命算法、粉尘吸附量的计算和存储、滤芯 NFC 数据解析 6 用户事件处理 按键事件检测和处理、仓门开关事件检测和处理 7 定时事件处理 各定时事件的判断和处理 8 联网相关处理 配网相关处理、数据上报与接收处理、云端时间获取 代码结构
tuya_air_cleaner_demo ├── platform /* 涂鸦通用 Tuya IoTOS SDK 的开发编译环境和工具链 */ ├── sdk /* 存放涂鸦通用 Tuya IoTOS SDK 的头文件和库文件 */ └── app /* 存放涂鸦通用 Tuya IoTOS SDK 的 demo */ ├── src /* 源文件目录 */ │ ├── common │ │ ├── tuya_device.c /* 应用层入口 */ │ │ ├── tuya_dp_process.c /* DP 上下发处理 */ │ │ ├── tuya_iot_funtion.c /* 连接 IOT 云 */ │ │ └── tuya_key_funtion.c /* 按键处理 */ │ ├── driver │ │ ├── mfrc522 │ │ │ ├── tuya_mfrc522_app.c /* NFC 芯片 mfrc522 中间层驱动 */ │ │ │ └── tuya_mfrc522.c /* NFC 芯片 mfrc522 驱动 */ │ │ ├── tm1650 │ │ │ ├── soc_i2c.c /* 软件 I2C 模拟驱动 */ │ │ │ ├── tm1650_app.c /* 液晶显示屏芯片 tm1650 中间层驱动 */ │ │ │ └── tm1650.c /* 液晶显示屏芯片 tm1650 驱动 */ │ │ ├── tuya_buz_driver.c /* 蜂鸣器驱动 */ │ │ ├── tuya_hardware_driver.c /* 硬件 GPIO 驱动 */ │ │ ├── tuya_lcd_display.c /* 液晶屏应用层驱动 */ │ │ └── tuya_motor_driver.c /* 风扇电机驱动 */ │ └── function │ ├── tuya_air_quality_funtion.c /* 空气质量获取和显示功能 */ │ ├── tuya_automatic_mode_funtion.c /* 自动模式相关功能 */ │ ├── tuya_countdown_funtion.c /* 倒计时功能 */ │ ├── tuya_filter_funtion.c /* 滤芯寿命相关功能 */ │ ├── tuya_mode_funtion.c /* 模式切换相关功能 */ │ ├── tuya_nfc_funtion.c /* 滤芯 NFC 检测相关功能 */ │ └── tuya_timer_funtion.c /* Timer 相关功能 */ └── include ├── common │ ├── tuya_device.h │ ├── tuya_dp_process.h │ ├── tuya_iot_funtion.h │ └── tuya_key_funtion.h ├── driver │ ├── mfrc522 │ │ ├── tuya_mfrc522_app.h │ │ └── tuya_mfrc522.h │ ├── tm1650 │ │ ├── soc_i2c.h │ │ ├── tm1650_app.h │ │ └── tm1650.h │ ├── tuya_buz_driver.h │ ├── tuya_hardware_driver.h │ ├── tuya_lcd_display.h │ └── tuya_motor_driver.h └── function ├── tuya_air_quality_funtion.h ├── tuya_automatic_mode_funtion.h ├── tuya_countdown_funtion.h ├── tuya_filter_funtion.h ├── tuya_mode_funtion.h ├── tuya_nfc_funtion.h └── tuya_timer_funtion.h应用框架
下图所示为基于 Tuya Wi-Fi SDK 的应用框架：
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Platform：所使用的芯片平台。芯片 + 协议栈由芯片公司维护。
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Port：Tuya Wi-Fi SDK 所需要的抽象接口，需要用户根据具体的芯片平台移植实现。
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Tuya Wi-Fi SDK ： 封装了涂鸦 Wi-Fi 通信协议，提供构建涂鸦 Wi-Fi 应用所需的服务接口。
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Application：基于 Tuya Wi-Fi SDK 构建的应用。
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Tuya SDK API：API 用于设备实现 Wi-Fi 相关的管理、通信等，API 的调用将采用基于消息的异步机制，API 的执行结果将会以 Message 或者 Call back 的方式通知给设备的 Application。
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SDK Config：Tuya Wi-Fi SDK 可裁剪可配置，通过配置文件中的宏定义可将 Tuya Wi-Fi SDK 设置成不同模式，例如配置成适用于多协议设备的通用配网模式、单模配网模式、是否使用 OS 等。
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Main Process： Tuya SDK API 的主引擎。Application 需要一直调用，如果 Platform 架构是带 OS 的，Tuya Wi-Fi SDK 会基于 Port 层提供的 OS 相关接口自动创建一个任务用于执行 Main Process，如果是非 OS 平台，需要设备 Application 循环调用。
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Message or Call back：SDK 通过 Message 或者设备 Application 注册的 Call back 函数向设备 Application 发送数据（状态、数据等）。
驱动软件模块
方案流程图
- 模式选择功能流程图：
- 按键功能流程图
- 滤芯检测流程图
功能实现
外设驱动
段码液晶屏
段码液晶屏由 3*8 断码屏和 5 个指示灯构成，分别对应 PM2.5、PM10、TVOC、温度、湿度。
其中外挂驱动芯片 TM1650，I2C 通信，本文 demo 中使用 2*GPIO 模拟 I2C 。
段码液晶屏部分代码：
/** * @brief: tuya_lcd_show_num * @desc: show num on lcd * @param[in] number:-99<number<999 * @return OPERATE_RET OPRT_OK is sucess, other is fail */ OPERATE_RET tuya_lcd_show_num(IN INT_T number) { OPERATE_RET op_ret = OPRT_OK; MINUS_FLAG_E minus_flag = MINUS_NULL; UCHAR_T i = 0; UCHAR_T bit[3]; if (number > MAX_NUM) { number = MAX_NUM; } if (number < MIN_NUM) { number = MIN_NUM; } if (number < 0) { if (number > -10) { //-10<number<0 minus_flag = MINUS_TEN; } else { //-100<number<-10 minus_flag = MINUS_HUNDRED; } number = number * (-1); } bit[0] = number / 100 % 10; //hundred bit[1] = number / 10 % 10; //ten bit[2] = number % 10; //one /* hundred == 0 */ if (bit[0] == 0) { if (minus_flag == MINUS_HUNDRED) { bit[0] = SEG_SHOW_MINUS; //hundred bit show minus } else { bit[0] = SEG_SHOW_NULL; //hundred bit show null } /* ten == 0 */ if (bit[1] == 0) { if (minus_flag == MINUS_TEN) { bit[1] = SEG_SHOW_MINUS; //ten bit show minus } else { bit[1] = SEG_SHOW_NULL; //ten bit show null } } } /* i2c send command and data */ for (i = 0; i < 3; i++) { op_ret = tuya_tm1650_app_write(dig[i], seg_num[bit[i]]); if (op_ret != OPRT_OK) { PR_ERR("tuya_tm1650_app_write error:%d", op_ret); return op_ret; } } return op_ret; } /** * @brief: tuya_led_show * @desc: Choose the led that led show * @param[in] show_led: 0,1,2,3,4,5 * @return OPERATE_RET OPRT_OK is sucess, other is fail */ OPERATE_RET tuya_led_show(IN CONST UCHAR_T show_led) { OPERATE_RET op_ret = OPRT_OK; //Check the input parameter, show_led: 0~5 if (show_led > 5) { PR_ERR("show_led input parameter error!"); return OPRT_INVALID_PARM; } /* i2c send command and data */ op_ret = tuya_tm1650_app_write(dig[3], seg_led[show_led]); if (op_ret != OPRT_OK) { PR_ERR("tuya_tm1650_app_write error:%d", op_ret); return op_ret; } return op_ret; }风扇电机
采用空气净化器专用的直流无刷电机，模块主要引脚如下表。
引脚 I/O 直流电压值 说明 CLK IN VIH：4.5~5.0
VIL：0.5V maxCLK = 50~425 Hz
Duty 50%FG OUT VIH：4.5~5.0
VIL：0.5V maxFG（Hz）= SPEED[r/min] * 15/60 BRK IN VIH：4.5~5.0
VIL：0.5V maxHi：BREAK ON （Motor Stop）
Low：BREAK OFF （Motor Start）电源和 I/O 引脚输入步骤：
开机：5V on > 24V on > CLK
关机：BRK 输入 Hi > CLK 信号输入 Low > 24V off > 5V off
风扇电机驱动部分代码：
/** * @brief: _tuya_motor_start * @desc: start motor to control fan speed * @param[in] percent:set fan speed percent, 0.2~1 * @return OPERATE_RET OPRT_OK is sucess, other is fail */ STATIC OPERATE_RET _tuya_motor_start(IN CONST FLOAT_T percent) { OPERATE_RET op_ret = OPRT_OK; FLOAT_T speed_percent = 0; speed_percent = percent; //Check the input parameter, percent: 0.2~1 if (speed_percent < 0.2) { speed_percent = 0.2; } if (speed_percent > 1) { speed_percent = 1; } /* Break pin off */ tuya_gpio_write(MOROR_BRK_PIN, TRUE); /* Start motor pwm */ op_ret = tuya_motor_pwm_start(430 * speed_percent); //430hz is max frequency if (op_ret != OPRT_OK) { PR_ERR("tuya_motor_pwm_start error:%d", op_ret); return op_ret; } return op_ret; } /** * @brief: tuya_motor_stop * @desc: stop motor * * @return OPERATE_RET OPRT_OK is sucess, other is fail */ OPERATE_RET tuya_motor_stop(VOID_T) { OPERATE_RET op_ret = OPRT_OK; /* Break pin on */ tuya_gpio_write(MOROR_BRK_PIN, FALSE); /* stop motor pwm */ op_ret = tuya_pwm_stop(p_pwm_motor); if (op_ret != OPRT_OK) { PR_ERR("stop motor pwm error:%d", op_ret); return op_ret; } /* set g_fan_speed_percent value*/ g_fan_speed_percent = 0; PR_DEBUG("ali, tuya_motor_stop suc"); return op_ret; }应用功能
空气指标获取
向空气质量传感器发送命令，然后读取 UART 数据缓存，解析得到空气质量指标。
空气指标获取部分代码：
CONST UCHAR_T uart_buf_tx[4] = {0x11, 0x01, 0x16, 0xD8}; /** * @brief: tuya_get_air_quality_index * @desc: get air quality index * * @return OPERATE_RET OPRT_OK is sucess, other is fail */ STATIC OPERATE_RET tuya_get_air_quality_index(VOID_T) { OPERATE_RET op_ret = OPRT_OK; UINT_T tmp_len = 0, read_len = 0, read_time = 0; UCHAR_T uart_buf_rx[UART_BUFSZ]; UINT_T cs_check_num = 0; /* write command 11 01 16 D8 */ tuya_uart_write(p_uart0, uart_buf_tx, sizeof(uart_buf_tx)); /* read the return data */ do { tmp_len = tuya_uart_read(p_uart0, &uart_buf_rx[read_len], UART_BUFSZ - read_len); read_len += tmp_len; if (read_time++ > 20) { PR_ERR("uart no return data"); return OPRT_COM_ERROR; } tuya_hal_system_sleep(10); } while (read_len < UART_BUFSZ); /* check frame header */ if ((uart_buf_rx[0] != 0x16) || (uart_buf_rx[1] != 0x13) || (uart_buf_rx[2] != 0x16)) { PR_ERR("uart receive data error, frame header"); return OPRT_COM_ERROR; } /* check cs check num */ cs_check_num = 256 - tuya_get_check_sum(uart_buf_rx, UART_BUFSZ-1); if (uart_buf_rx[UART_BUFSZ-1] != cs_check_num) { PR_ERR("uart receive data error, cs check num"); return OPRT_COM_ERROR; } /* set air quality index value */ g_air_quality_index.pm25 = uart_buf_rx[9]*256 + uart_buf_rx[10]; g_air_quality_index.pm10 = uart_buf_rx[11]*256 + uart_buf_rx[12]; g_air_quality_index.tvoc = (uart_buf_rx[3]*256 + uart_buf_rx[4]); //ppb，alitest g_air_quality_index.temperature = (uart_buf_rx[13]*256 + uart_buf_rx[14] - 500)/10; g_air_quality_index.humidity = (uart_buf_rx[15]*256 + uart_buf_rx[16])/10; return op_ret; }风扇自动调节
风扇自动调节规则：
PM2.5（ug/m3） 空气质量 风扇转速 115+ 污染 保持最大风速运行，对应最大占空比，同时主控监测 PM2.5 的变化，如果一直在 115+，则一直最高档运行。 75 - 115 微污染 80% 风速运行，同时检测 PM2.5 的变化，每隔 30s 检测一次 PM2.5 的变化数值，如果下降小于 1，则切换最大风速运行，在 PM2.5 到达 75 下之前，保持最大风速。 35 - 75 良 60% 风速运行，同时检测 PM2.5 的变化，30s 内数值下降小于 1，则切换为 80% 风速，下个 30s 数值下降仍小于 1，则切换 100% 风速（如果大于 1，则保持 80% ），之后保持 100% 风速，直到 pm2.5 降到 35 以内。 0 - 35 优 40% 风速运行，同时检测 PM2.5 变化，30s 数值如果下降超过 1，则维持风速运行；如果数值不降反升（超过 35 ），则切换为上述工作模式。 滤芯寿命降低导致净化效果衰减，通过风速提升进行补偿：
-
80~100%， 按上述规则
-
50~80%， 风速提升 10%
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20~50%，风速提升 20%
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0-~20%，风速提升 30%
风扇自动调节部分代码
/** * @brief: tuya_auto_fan_speed_start * @desc: start auto fan speed * @param[in] start: * TRUE: start * FLASE: stop * @return OPERATE_RET OPRT_OK is sucess, other is fail */ OPERATE_RET tuya_auto_fan_speed_start(IN CONST BOOL_T start) { OPERATE_RET op_ret = OPRT_OK; if (FALSE == start) { tuya_pm25_scan_timer_stop(); PR_DEBUG("stop auto fan speed"); /* release flag */ compare_flag.pm25_75_115 = FALSE; compare_flag.pm25_35_75 = FALSE; compare_flag.pm25_35_75_again = FALSE; motor_already_stop = FALSE; return op_ret; } /* release time */ g_pm25_good_time = 0; /* scan pm2.5 value once */ PR_DEBUG("start auto fan speed"); tuya_pm25_scan(); /* cycle scan pm2.5, 30s */ tuya_pm25_scan_timer_start(); return op_ret; } /** * @brief: tuya_pm25_scan * @desc: scan pm2.5 value once * * @return OPERATE_RET OPRT_OK is sucess, other is fail */ OPERATE_RET tuya_pm25_scan(VOID_T) { OPERATE_RET op_ret = OPRT_OK; PM25_VALUE_RANGE_E pm25_value_range; FLOAT_T speed_percent = 0; UINT_T pm25_new = 0; pm25_new = g_air_quality_index.pm25; g_pm25_reduction = g_pm25_last - pm25_new; g_pm25_last = pm25_new; /* Check whether to into the dark sleep mode */ if (TRUE == stop_auto_speed_flag) { return op_ret; } /* Check whether to into the environmental mode */ if (pm25_new < 35) { //hold for 2 hours, 240*30 s if (g_pm25_good_time++ >= 240) { if (g_pm25_good_time > 1000) { g_pm25_good_time = 1000; } if (FALSE == motor_already_stop) { tuya_motor_stop(); motor_already_stop = TRUE; } return op_ret; } } else { g_pm25_good_time = 0; motor_already_stop = FALSE; } /* Check pm2.5 value range */ if (pm25_new >= 115) { pm25_value_range = PM25_RANGE_115; } else if (pm25_new >= 75) { pm25_value_range = PM25_RANGE_75_115; } else if (pm25_new >= 35) { pm25_value_range = PM25_RANGE_35_75; } else { pm25_value_range = PM25_RANGE_35; } /* control fan speed */ switch (pm25_value_range) { /* pm2.5: 115+ */ case PM25_RANGE_115: speed_percent = 1; break; /* pm2.5: 75-115 */ case PM25_RANGE_75_115: if (TRUE == compare_flag.pm25_35_75_again) { speed_percent = 1; } else { speed_percent = 0.8; } if (TRUE == compare_flag.pm25_75_115) { speed_percent = tuya_pm25_compare_75_115(); } else { compare_flag.pm25_75_115 = TRUE; } break; /* pm2.5: 35-75 */ case PM25_RANGE_35_75: compare_flag.pm25_75_115 = FALSE; speed_percent = 0.6; if (TRUE == compare_flag.pm25_35_75) { speed_percent = tuya_pm25_compare_35_75(); compare_flag.pm25_35_75 = FALSE; } else if ((TRUE == compare_flag.pm25_35_75_again)) { speed_percent = tuya_pm25_compare_35_75_again(); } else { compare_flag.pm25_35_75 = TRUE; } break; /* pm2.5: 0-35 */ case PM25_RANGE_35: compare_flag.pm25_75_115 = FALSE; compare_flag.pm25_35_75_again = FALSE; speed_percent = 0.4; break; default: break; } /* start fan motor */ op_ret = tuya_motor_start(speed_percent); if (OPRT_OK != op_ret) { PR_ERR("tuya_motor_start error:%d", op_ret); return op_ret; } return op_ret; }滤芯 NFC 检测
NFC 读卡器芯片为 MFRC522，滤芯上的 NFC 卡片类型为 NXP MIFARE Ultralight，内存 180 bytes，45 页（4 bytes 每页）。
NFC 读卡器的步骤：
寻卡>防冲撞>选卡>校验密码>读写卡片。Mifare Ultralight 类型卡片没有密码认证（Mifare One 类型卡片支持密码认证），所以使用 Mifare Ultralight 类型卡片的话就可以跳过校验密码步骤。滤芯 NFC 卡片信息数据协议定义如下表：
内存读写地址 长度（byte） 说明 12 页 4 Data[0]：标识，0x74，“t“表示 tuya。
Data[1]：Type，滤芯的类型。0x00 表示标准。0x01 表示抗菌。0x02 表示除醛。 0x03 表示专业。
Data[2]：滤芯 ID，高位
Data[3]：滤芯 ID，低位13 页 4 Data[0]：生产年份，0x00 表示 2000 年
Data[1]：生产月份，从 1 开始到 12 结束
Data[2]：生产日份，从 1 开始到 31 结束
Data[3]：保留滤芯 NFC 检测部分代码
/** * @brief: tuya_nfc_detect_filter * @desc: nfc detect to read filter message * * @return OPERATE_RET OPRT_OK is sucess, other is fail */ STATIC OPERATE_RET tuya_nfc_detect_filter(VOID_T) { OPERATE_RET op_ret = OPRT_OK; UCHAR_T i = 0; UCHAR_T page = 0; UCHAR_T read_buf[16] = {0}; UCHAR_T TagType[2]; UCHAR_T SelectedSnr[4]; /* mfrc522 reset, and open antenna */ PcdReset(); PcdAntennaOff(); PcdAntennaOn(); /* look for card */ op_ret = PcdRequest(0x52, TagType); if (OPRT_OK != op_ret) { PR_INFO("PcdRequest err:%d", op_ret); PR_INFO("Do not find NFC Card, filter do not install"); return op_ret; } /* printf the type of card */ PR_DEBUG_RAW("TagType: 0x"); for (i = 0; i < 2; i++) { PR_DEBUG_RAW("%02X", TagType[i]); } PR_DEBUG_RAW("\n"); /* card collision protection */ op_ret = PcdAnticoll(SelectedSnr); if (OPRT_OK != op_ret) { PR_INFO("PcdAnticoll err:%d", op_ret); PR_INFO("Do not find NFC Card, filter do not install"); return op_ret; } /* select card */ op_ret = PcdSelect(SelectedSnr); if (OPRT_OK != op_ret) { PR_INFO("PcdSelect err:%d", op_ret); PR_INFO("Do not find NFC Card, filter do not install"); return op_ret; } /* read card */ PR_DEBUG("Find NFC Card, the filter is install ok"); PR_DEBUG_RAW("Read NFC Card data:\n"); for (page = 0; page < 45; page +=4) { //read op_ret = PcdRead(page, read_buf); if (OPRT_OK != op_ret) { PR_ERR("PcdRead err:%d, page:%d~%d", op_ret, page, (page + 3)); } //get filter message if (CARD_READ_PAGE_ADDR == page) { memset(filter_buf, 0x00, CARD_READ_BYTE_LEN); for (i = 0; i < CARD_READ_BYTE_LEN; i++) { filter_buf[i] = *(read_buf + i); } } //printf read buf PR_DEBUG_RAW(" "); for (i = 0; i < 16; i++) { PR_DEBUG_RAW("%02X ", read_buf[i]); } PR_DEBUG_RAW("----- page: %d~%d\n", page, (page + 3)); } PR_DEBUG_RAW("\n"); op_ret = tuya_analyze_CardData_to_get_filter_msg(); if (OPRT_OK != op_ret) { return op_ret; } return op_ret; } /** * @brief: tuya_analyze_CardData_to_get_filter_msg * @desc: analyze CardData to get filter msg * * @return OPERATE_RET OPRT_OK is sucess, other is fail */ STATIC OPERATE_RET tuya_analyze_CardData_to_get_filter_msg(VOID_T) { OPERATE_RET op_ret = OPRT_OK; UCHAR_T i = 0; /* check filter_buf */ if (NULL == filter_buf) { PR_ERR("filter_buf is error"); return OPRT_INVALID_PARM; } /* printf filter buf */ PR_DEBUG_RAW("filter buf data: "); for (i = 0; i < CARD_READ_BYTE_LEN; i++) { PR_DEBUG_RAW("%02X ", filter_buf[i]); } PR_DEBUG_RAW("\n"); /* check if filter is piratic */ if (CARD_READ_HEAD_TAG != filter_buf[0]) { PR_INFO("Do not have tuya tag, filter is piratic"); return OPRT_COM_ERROR; } /* get filter type */ switch (filter_buf[1]) { case FILTER_STANDARD: g_filter_card_msg.type = FILTER_STANDARD; PR_DEBUG_RAW("filter type: standard\n"); break; case FILTER_ANTIBACTERIAL: g_filter_card_msg.type = FILTER_ANTIBACTERIAL; PR_DEBUG_RAW("filter type: antibacterial\n"); break; case FILTER_ALDEHYDE_REMOVAL: g_filter_card_msg.type = FILTER_ALDEHYDE_REMOVAL; PR_DEBUG_RAW("filter type: aldehyde removal\n"); break; case FILTER_PROFESSIONAL: g_filter_card_msg.type = FILTER_PROFESSIONAL; PR_DEBUG_RAW("filter type: professional\n"); break; default: PR_INFO("filter type buf data is erro, maybe filter is piratic"); return OPRT_COM_ERROR; break; } /* get filter ID */ g_filter_card_msg.ID = filter_buf[2] * 256 + filter_buf[3]; PR_DEBUG_RAW("filter ID: %d\n", g_filter_card_msg.ID); /* get filter product date */ g_filter_card_msg.product_date.year = filter_buf[4] + 2000; g_filter_card_msg.product_date.month = filter_buf[5]; g_filter_card_msg.product_date.day = filter_buf[6]; PR_DEBUG_RAW("filter product date: %d-%d-%d\n", filter_buf[4]+2000, filter_buf[5], filter_buf[6]); /* DP report */ tuya_update_single_dp(FILTER_TYPE_DPID, PROP_ENUM, g_filter_card_msg.type); /* check whether the filter is new */ tuya_check_whether_the_filter_is_new(); return op_ret; }滤芯寿命计算
滤芯剩余寿命算法
说明：
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根据公式，只要知道当前滤芯粉尘的吸附量和 pm2.5 颗粒浓度，就可以算出当前粉尘吸附量。
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每 1 分钟计算一次粉尘吸附量并累加。
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当空气净化器收到关机命令时或者每过 24h，系统会将此前累加的粉尘吸附量存入 FLASH，下次开机可以继续累加。
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滤芯寿命根据每周粉尘累加的吸附量上报一次。
注: 若设备发生断电情况，可能会产生 0~1 天的误差。
滤芯剩余可用天数算法
粉尘吸附量累加一周后，就可以得到粉尘吸附速度的信息。根据粉尘吸附的速度和滤芯剩余的寿命，就可以估算出滤芯剩余可用天数。
滤芯寿命计算部分代码
/** * @brief: tuya_filter_1minute_task * @desc: filter 1minute task * * @return OPERATE_RET OPRT_OK is sucess, other is fail */ STATIC VOID_T tuya_filter_1minute_task(VOID_T) { STATIC UINT_T uv_close_time = 240; STATIC UINT_T s_tick; while(1) { UINT_T fan_speed_percent = 0; /* check whether air cleaner power on */ if (POWER_ON == tuya_get_power_status()) { //get current fan_speed fan_speed_percent = tuya_get_fan_speed_percent(); //figure pm_total g_filter_pm_total = g_filter_pm_total + (FLOAT_T)fan_speed_percent/100 * FILTER_FIGURE_CONST; g_filter_msg.pm_total = g_filter_msg.pm_total + (FLOAT_T)fan_speed_percent/100 * FILTER_FIGURE_CONST; //DP report, pm_total tuya_update_single_dp(PM_TOTAL_DPID, PROP_VALUE, g_filter_msg.pm_total/1000); //ug -> mg //DP report, runtime_total tuya_update_single_dp(RUNTIME_TOTAL_DPID, PROP_VALUE, ++g_runtime_total); //runtime_total add } /* enter every 60 minutes, 1hour */ if (s_tick++ >= 60){ s_tick = 0; tuya_filter_1hour_task(); } /* if uv close time more than 240min, scan for uv funtion */ if (FALSE == tuya_get_uv_status) { if (uv_close_time++ >= 240) { tuya_uv_funtion_scan(); if (uv_close_time > 1000) { uv_close_time = 1000; } } } else { uv_close_time = 0; } tuya_hal_system_sleep(FILTER_TASK_DELAY_TIME); //1min } } /** * @brief: tuya_filter_1hour_task * @desc: filter 1hour task * * @return OPERATE_RET OPRT_OK is sucess, other is fail */ STATIC VOID_T tuya_filter_1hour_task(VOID_T) { POSIX_TM_S local_time; UINT_T now_days = 0; uni_local_time_get(&local_time); now_days = local_time.tm_year*365 + local_time.tm_mon*30 + local_time.tm_mday; if (g_now_days == 0) { g_now_days = now_days; } /* if days pass */ if (g_now_days < now_days) { /* figure filter_use_days */ g_filter_use_days = g_filter_use_days + (now_days - g_now_days); /* figure air cleaner run_days */ g_run_days = g_run_days + (now_days - g_now_days); /* if air cleaner run_days more than 7 days */ if (g_run_days >= 7) { //figure filter_life g_filter_msg.filter_life = (1 - (FLOAT_T)g_filter_pm_total / FILTER_MAX_PM_CAN_ABSORB) * 100; //figure filter_days if (g_filter_pm_total == 0) { g_filter_msg.filter_days = 180; } else { g_filter_msg.filter_days = ((FILTER_MAX_PM_CAN_ABSORB * g_filter_use_days) / g_filter_pm_total) - g_filter_use_days; } //DP report if (g_filter_msg.filter_days > 1000) { g_filter_msg.filter_days = 1000; } tuya_update_single_dp(FILTER_DAYS_DPID, PROP_VALUE, g_filter_msg.filter_days); //filter_days tuya_update_single_dp(FILTER_LIFE_DPID, PROP_VALUE, g_filter_msg.filter_life); //filter_life g_run_days = 0; } g_now_days = now_days; /* write save data in flash */ tuya_write_save_data_in_flash(); } }
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