樹莓派（Raspberry Pi，RPi）的詳細介紹

前言

　　樹莓派（Raspberry Pi，RPi）是專門為學生電腦編程教育而設計，只有信用卡大小的卡片式電腦，可以運行Linux或者Windows 10 IoT Core作業系統。本文將利用樹莓派和UWP（Universal Windows Platform）開發技術搭建一個可以即時監控的氣象站系統。

硬體和涉及技術

　　

硬體部分：

• 樹莓派2或3一塊，8G以上記憶卡一張，讀卡機（或帶sd卡介面的電腦）一個；

• Dht11溫濕度感應器一個，GY-68 BMP180氣壓計一個；

• LY-69 土壤濕度計一個，MQ-2 煙霧氣敏感應器一個，雨滴感應器一個；

• 公母杜邦線若干，麵包板一個，micro USB線一根，電源一個；

• HDMI介面顯示器一台（或HDMI轉其它介面）。

開發部分：

• 整合式開發環境： Visual Studio 2017（建議使用社區版）；

• 開發語言：C#；

• 開發平台：UWP；

• 通訊協定：MQTT；

• 樹莓派作業系統：WIndows 10 IoT Core；

• 資料庫：Sqlite

作業系統的下載與安裝：

• 安裝Windows 10 IoT Core Dashboard 應用， 訪問微軟開發人員中心 依次選擇Raspberry Pi 3，Install onto my blank microSD card,Windows10 IoT core，點擊Next按鈕來到新頁面，點擊Download Dashboard按鈕下載，然後安裝。

• 燒錄作業系統到MicroSD卡，安裝完成後選擇設定新裝置項進入燒錄頁面。裝置類型選擇Raspberry Pi 2&3；OS組建選擇Windows 10 IoT Core(15063);磁碟機選擇插入的MicroSD卡；輸入裝置名稱、密碼、確認密碼；勾選WLAN網路連接(勾選此項後可以將當前電腦串連的WLAN資訊複製給樹莓派開發板的作業系統，省去再次配置的麻煩)；至此，樹莓派安裝Windows 10 IoT作業系統完成。

如：

　　Windows Device Portal：

　　在同一網路環境下的瀏覽器輸入樹莓派的IP地址,連接埠為8080,斷行符號後會提示輸入使用者名稱和密碼。預設使用者名為Administrator,密碼為燒錄作業系統時設定的密碼,如果忘記密碼則只能重新安裝。登陸成功後會看到樹莓派開發板的當前作業系統下的詳細資料,應用程式管理介面,設定預設程式以及開機自啟動等。

實現

MQTT通訊：

　　MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，訊息佇列遙測傳輸）是IBM開發的一個即時通訊協議。經過多年的發展，MQTT在各個領域的應用均有凸顯，它可以作為手機用戶端的訊息推送工具，並且在安卓應用中有比較大的佔比。作為一款專為物聯網設計的通訊協定，MQTT具有在低頻寬、不穩定的網路環境下正常工作的特性。它的訊息傳遞有三種模式：

1. 至多一次，會發生訊息丟失或重複，這種模式適合感應器類的資料轉送，即使訊息丟失，很快會再次發送。

2. 只有一次，確保訊息到達且不發生重複資料，適合需要精確資料的系統，例如計費系統。

3. 至少一次，確保訊息可以到達，但可能發生重複。

關於MQTT伺服器的搭建可以參考：

MQTT在UWP下的使用可以參考：

要在UWP下使用MQTT需要安裝nuget包m2mqtt

在這裡我還是貼一下MQTT的串連代碼：

 public class Mqtt : MqttClient    {public Mqtt(string host) : base(host, 61613, false, MqttSslProtocols.None)        {            Connect(Guid.NewGuid().ToString(), "admin", "password");            Subscribe(new string[] { "atmo" }, new byte[] { MqttMsgBase.QOS_LEVEL_EXACTLY_ONCE });           // PostData("Hello World!");        } public void RequestData(string msg)        {            Publish("atmo", Encoding.UTF8.GetBytes(msg));        }public void PostData(string msg)        {            Publish("atmo", Encoding.UTF8.GetBytes(msg));        }    }

Sqlite實現：

要在UWP下使用Sqlite需要先安裝VS擴充Sqlite for Universal Windows Platform和Nuget包SQLite.Net-PCL。關於sqlite的詳細使用方法參照：

下面是本系統中Database類：

  public class DataBase : SQLiteConnection    {public static string path = Path.Combine(ApplicationData.Current.LocalFolder.Path, "atmo.db");public DataBase() : base(new SQLitePlatformWinRT(), path)        {            CreateTable<DataModel>();        }    }

INotifyPropertyChanged介面實現

 public class ViewModelBase : INotifyPropertyChanged    {public event PropertyChangedEventHandler PropertyChanged;protected void OnPropertyChanged([CallerMemberName]string name = "")        {            PropertyChanged?.Invoke(this, new PropertyChangedEventArgs(name));        }    }

樹莓派GPIO圖

硬體串連圖：

感應器引腳圖：

項目地址：

該項目還不完善，歡迎大家補充和指正！