基于OpenHarmony的智慧牧場方案：生物姿態(tài)檢測篇

我國對畜牧業(yè)的支持逐年增加，尤其是在農(nóng)村地區(qū)。對于一定規(guī)模的畜牧業(yè)養(yǎng)殖戶，政府會給予技術(shù)和資金支持，從而促進畜牧業(yè)的發(fā)展。畜牧業(yè)與科技的結(jié)合，使得畜牧業(yè)發(fā)展更加規(guī)范、更加專業(yè)。但是由于資金和人力的投入不足，一般畜牧業(yè)養(yǎng)殖戶的規(guī)模較小，投入與產(chǎn)出相對不合理。

我國畜牧業(yè)在農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值中所占比例較小。根據(jù)2016年國家統(tǒng)計局公布的數(shù)據(jù)來看，僅占總產(chǎn)值的23%。而在畜牧業(yè)較發(fā)達的愛爾蘭、荷蘭等地，畜牧業(yè)占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的一半以上。我國畜牧業(yè)結(jié)構(gòu)仍舊比較單一，主要是豬、牛、羊、兔、雞、鴨、鵝等。對于一些市場需求數(shù)量比較少、但質(zhì)量要求較高的產(chǎn)品，往往很少養(yǎng)殖，造成畜牧業(yè)整體發(fā)展不均衡，導(dǎo)致畜牧業(yè)的市場風(fēng)險大、價格浮動幅度大。

本項目利用OpenHarmony技術(shù)解決方案，提出了一種智慧畜牧業(yè)解決思路。方案在如下4個方面進行了嘗試：

• 生物姿態(tài)檢測

• 生物心率檢測

• 生物戶外精準定位

• 室內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)，包括：溫濕度、光強、水量、食量、圖像傳輸?shù)鹊?/span>

本方案包含設(shè)備端開發(fā)，也有應(yīng)用端和云端開發(fā)，本文將重點展示設(shè)備端的開發(fā)細節(jié)。本系列會分為4期分別展開闡述上述四項功能。本文會聚焦在第一項：生物姿態(tài)檢測。

• 磁傳感器，通過利用地球磁場來檢測運動，室內(nèi)定位結(jié)果比GPS更準確；

• 加速度計，可以感應(yīng)傾斜，加速度和振動沖擊，通常用于所有類型的可穿戴設(shè)備和手持式設(shè)備中；

• 陀螺儀，可測量設(shè)備的轉(zhuǎn)速；

• 運動探測器攝像頭，類似CCTV攝像機一樣，通過圖像動態(tài)識別來判定運動體態(tài)。

關(guān)于運動檢測，我們會經(jīng)常聽到別人說三軸、六軸、九軸傳感器，實際上，只要說到多少軸的傳感器一般是就是指加速度傳感器（即加速計）、角速度傳感器（即陀螺儀）、磁感應(yīng)傳感器（即電子羅盤）。

這三類傳感器測量的數(shù)據(jù)在空間坐標系中都可以被分解為X,Y,Z三個方向軸的力，因此也常常被稱為3軸加速度計、3軸陀螺儀、3軸磁力計。

上面3類傳感器有其各自的功能特點及應(yīng)用。通過它們相互組合和匹配融合又可以衍生出更多的不同應(yīng)用，在叫法上通過這樣簡單的軸數(shù)上相加的可以變成六軸傳感器或者九軸傳感器。

六軸傳感器：通常指的是三軸加速度計+三軸加速度計，三軸加速器是檢測橫向加速的，三軸陀螺儀是檢測角度旋轉(zhuǎn)和平衡的，可以用在體感游戲上。

九軸傳感器：就是三軸加速度計+三軸陀螺儀+三軸磁強計的組合，在飛行器上是廣泛應(yīng)用的。

另外，在九軸傳感器基礎(chǔ)上在加入氣壓傳感器，從而能獲取海拔高度的數(shù)據(jù)，也有人把這些傳感器組合稱為十軸傳感器。

MPU6050 是 InvenSense 公司推出的整合性 6 軸運動處理組件，其內(nèi)部整合了 3 軸陀螺儀和 3 軸加速度傳感器，并且含有一個IIC （編者注：Inter Integrated-Circuit 集成電路總線的英文縮寫）接口， 可用于連接外部磁力傳感器，并利用自帶的數(shù)字運動處理器（DMP: Digital Motion Processor） 硬件加速引擎，通過主 IIC 接口，向應(yīng)用端輸出完整的 9 軸融合演算數(shù)據(jù)。

InvenSense 公司提供了一套基于DMP的運動處理驅(qū)動庫，可大大降低單片機對動處理運算的負荷，同時也大大降低了編程難度。該模塊廣泛運用于飛控、計步等電子產(chǎn)品中。

MPU6050 引腳圖和角度軸向如下圖所?。圖中VDD 供電引腳由3.3V 供電，CS 為?選信號。使? SPI（編者注：Serial Peripheral Interface串行外設(shè)接口的英文縮寫） 或 IIC 接?進行數(shù)據(jù)傳輸。

根據(jù)數(shù)據(jù)手冊中的時序圖：

在VS CODE 下使?C 編程語?。完成MPU6050的初始化，然后調(diào)?MPU6050ReadAcc;函數(shù)輸出對應(yīng)的?度。以下是部分代碼：

/***************************************************************
  * 函數(shù)功能: 讀取MPU6050的加速度數(shù)據(jù)
  * 輸入參數(shù): 無
  * 返 回 值: 無
  * 說    明: 無
***************************************************************/ 
void MPU6050ReadAcc(short *accData)
{
    uint8_t buf[6];
    MPU6050_ReadData(MPU6050_ACC_OUT, buf, 6);
    accData[0] = (buf[0] << 8) | buf[1];
    accData[1] = (buf[2] << 8) | buf[3];
    accData[2] = (buf[4] << 8) | buf[5];
}

未完待續(xù)……

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