开发者案例使用HaaS EDU K1实现一个数字量角器

Posted 2021-09-01 HaaS技术社区

 HaaS训练营开班以来，很多优秀的开发者都基于HaaS开发了自己的案例和产品，本文是SimonLiu 创作的数字量角器，非常有意思。

2021年3月，阿里发布了HaaS EDU K1物联网教育开发板。它是一款云端一体全链路解决方案的积木平台。

• 点击这里查看HaaS EDU K1硬件介绍
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2021年7月，阿里又发布了一站式的集成开发环境HaaS Studio，大大降低了alios things开发环境搭建的门槛。HaaS Studio 集 C / JS / Python 三种语言开发于一体，实现了VSCode一个插件完成三种应用开发的功能。

HaaS EDU K1板载了一块MPU6050芯片，官方例程实现了一个水平仪。Simon Liu在此基础上基于HaaS EDU K1的Python轻应用实现了一个电子量角器，效果如下图:

主要流程：

1. 官方Python轻应用的gyroscope例程提供了获取MPU6050原始数据的api:read_MPU6050()
2. 对获取到的数据通过卡尔曼滤波进行解算。
3. 将解算后得到的c_angle_y四舍五入保留一位小数显示到OLED屏幕上。

主要代码如下:

def main():
    ac = []
    gy = []
    ystr = ""
    while (True):
        
        t_now = utime.ticks_ms()
        dt = (t_now - last_read_time)/1000.0
        acc_x, acc_y, acc_z, gyro_x, gyro_y, gyro_z = read_MPU6050()

        #Full scale range +/- 250 degree/C as per sensitivity scale factor. The is linear acceleration in each of the 3 directions ins g's
        Ax = acc_x/16384.0
        Ay = acc_y/16384.0
        Az = acc_z/16384.0
        
        # This is angular velocity in each of the 3 directions 
        Gx = (gyro_x - calib_x_gyro)/131.0
        Gy = (gyro_y - calib_y_gyro)/131.0
        Gz = (gyro_z - calib_z_gyro)/131.0

        acc_angles = acc_angle(Ax, Ay, Az) # Calculate angle of inclination or tilt for the x and y axes with acquired acceleration vectors
        gyr_angles = gyr_angle(Gx, Gy, Gz, dt) # Calculate angle of inclination or tilt for x,y and z axes with angular rates and dt 
        (c_angle_x, c_angle_y) = c_filtered_angle(acc_angles[0], acc_angles[1], gyr_angles[0], gyr_angles[1]) # filtered tilt angle i.e. what we're after
        (k_angle_x, k_angle_y) = k_filtered_angle(acc_angles[0], acc_angles[1], Gx, Gy, dt)

        set_last_read_angles(t_now, c_angle_x, c_angle_y)
        c_angle_y += offset
        ystr = ("{:.1f}".format(c_angle_y))
        display.fill(0)
        display.text(ystr, 55, 30, 1)
        display.show()
        utime.sleep_ms(10)

注:

• 整个项目只有两个py文件，加起来代码不超过300行。
• 默认的底层固件应该是使用了Micropython的1306驱动，仅支持一个字号和字体。
• 分支bigfonts尝试在不修改底层固件的情况下实现更大字体（主要是数字）的显示，并且使用了自带的驱动，但是显示有严重滞后，欢迎各位大佬进行优化。

使用Python轻应用开发初步体验感受的优缺点如下：

优点
开发快速，提供大量封装好的api，可以操纵开发板的硬件以及与传感器通讯。
可以通过远程和本地进行热更新。

缺点
开发受到底层固件的限制，比如你想显示更多字体，要么需要固件支持，或者重写SSD1306的驱动和字库，或者按照我的方法在python源码中建立字库并优化显示速度。又或者你希望使用按键中断，也需要更新固件来进行支持。（截止到2021年8月3日的固件尚未支持EDU K1的按键中断）

最后是开源的代码，欢迎Star，欢迎优化：
Gitee:haas_eduk1_digital_protractor
Github:haas_eduk1_digital_protractor