今年3月中，由騰訊TencentOS團(tuán)隊聯(lián)合恩智浦半導(dǎo)體、安謀科技(Arm China)發(fā)起的線上開發(fā)者活動——TencentOS Tiny AIoT 應(yīng)用創(chuàng)新大賽，評選出了優(yōu)勝獲獎?wù)?，本文介紹其中一個獲獎作品。

有關(guān)本次活動的相關(guān)消息，請見：

《i.MX RT1062助力TencentOS Tiny AIoT應(yīng)用創(chuàng)新大賽》

《2021 TencentOS Tiny AIoT應(yīng)用創(chuàng)新大賽開啟報名!》

一、背景介紹傳統(tǒng)的公司會議室預(yù)約管理系統(tǒng)存在諸多問題，如：

部分人員不預(yù)定即使用，系統(tǒng)形同虛設(shè)。

提前結(jié)束會議后，很難準(zhǔn)確釋放會議室資源，造成浪費(fèi)。

會議存在超時后，未及時預(yù)約或被搶先預(yù)約，被后來人打擾，浪費(fèi)雙方時間。

隨性預(yù)定，實(shí)則未使用，實(shí)際使用率低。

管理人員難以管理，大量耗費(fèi)人力管理成本。

難以統(tǒng)計真實(shí)使用情況，無法為管理提供有效數(shù)據(jù)。

諸如會議室等隱私場所，不能通過單純的安裝監(jiān)控進(jìn)行管理，實(shí)際管理中卻又想得知是否有人在使用。為解決此類問題，會議室使用小助手橫空出世。

二、項(xiàng)目介紹

本設(shè)備既可以單獨(dú)使用，借助騰訊云平臺也可以對接其他會議室管理系統(tǒng)使用，具有以下亮點(diǎn)：

支持人體檢測，判斷范圍內(nèi)有無人員活動

本地運(yùn)行模型，圖像用完即銷毀，且無法導(dǎo)出，不存在隱私泄露問題

識別數(shù)據(jù)上傳騰訊云，可接入第三方設(shè)備使用

支持騰訊連連小程序查看會議室使用情況與配置設(shè)備

支持定時喚醒識別(可配置開關(guān)，間隔時間)

支持聲音觸發(fā)識別(可配置開關(guān)，聲音采樣時間)

支持外接兩個傳感器或控制器使用(獨(dú)立配置，支持設(shè)置觸發(fā)與開關(guān)模式)

低功耗設(shè)計，電池供電(受限于板卡設(shè)計暫不支持)

支持屏幕顯示圖像與識別情況(調(diào)試使用，實(shí)際部署沒有屏幕)

三、整體框圖

四、硬件部分4.1 硬件框圖

4.2 硬件組件

4.2.1 TencentOS Tiny AIoT開發(fā)套件

內(nèi)置TencentOS Tiny開源物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。

核心板采用的i.MX RT1062處理器屬于i.MX RT系列MCU，是由恩智浦推出的跨界處理器，跨界是指該系列MCU的定位既非傳統(tǒng)的微控制器、也非傳統(tǒng)的微處理器，i.MX RT系列MCU則綜合了兩者的優(yōu)勢，既具備高頻率(最高主頻600M)、高處理性能，也具備中斷響應(yīng)迅速、實(shí)時性高的特點(diǎn)。

1M RAM 16M SDRAM 64MB qspi flash 128MB spi flash。

板載Type-C接口CMSIS DAP仿真器。

板載PCIE接口，可擴(kuò)展4G類物聯(lián)網(wǎng)模組。

板載物聯(lián)網(wǎng)俱樂部WAN Interface接口，可支持NB-IoT、WiFi、4G cat1、LoRa等模組。

板載物聯(lián)網(wǎng)俱樂部E53 Interface接口，可擴(kuò)展全系E53傳感器。

板載標(biāo)準(zhǔn)24P DVP攝像頭接口，可支持最高500萬像素攝像頭。

板載RGB顯示接口，可轉(zhuǎn)換HDMI輸出。

板載高性能音頻解碼芯片，可做語音識別測試。

預(yù)留SD卡、用戶按鍵、SPI Flash。

4.2.2 OV5640

4.2.3 LCD屏幕

4.2.4 ESP8266模組

4.2.5 外部傳感器

(以上器件介紹部分省略，有興趣的讀者可查看原文)

五、軟件部分5.1 代碼邏輯框圖

5.2 代碼組件

5.2.1 TencentOS tiny物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)

TencentOS tiny是騰訊面向物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域開發(fā)的實(shí)時操作系統(tǒng)，現(xiàn)已捐贈給開放原子開源基金會進(jìn)行孵化，具有低功耗，低資源占用，模塊化，安全可靠等特點(diǎn)，可有效提升物聯(lián)網(wǎng)終端產(chǎn)品開發(fā)效率。TencentOS tiny 提供精簡的 RTOS 內(nèi)核，內(nèi)核組件可裁剪可配置，可快速移植到多種主流 MCU (如NXP Arm Cortex-M 全系列)及模組芯片上。而且，基于RTOS內(nèi)核提供了豐富的物聯(lián)網(wǎng)組件，內(nèi)部集成主流物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議棧(如 CoAP/MQTT/TLS/DTLS/LoRaWAN/NB-IoT 等)，可助力物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備及業(yè)務(wù)快速接入騰訊云物聯(lián)網(wǎng)平臺。

資源占用極少

TencentOS Tiny 內(nèi)核具有超低資源占用的特點(diǎn)，RAM 0.8KB，ROM 1.8KB;在類似煙感和紅外等實(shí)際場景下，TencentOS tiny 的資源占用僅為：RAM 2.69KB、ROM 12.38KB。

高效功耗管理框架

完整包含 MCU 和外圍設(shè)備功耗管理，用戶可以根據(jù)業(yè)務(wù)場景選擇可參考的低功耗方案，有效降低設(shè)備耗電，延長設(shè)備壽命。

自動移植工具

TencentOS tiny 提供多種編譯器快速移植指南和移植工具，可實(shí)現(xiàn)向新硬件開發(fā)板的一鍵移植，省時省力，有效提升開發(fā)效率。

最后一屏調(diào)試工具

TencentOS tiny 可以自動獲取故障現(xiàn)場信息，并保持在端側(cè)存儲設(shè)備中，觸發(fā)重啟后會自動上傳故障信息，可有效解決遠(yuǎn)程物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備故障信息獲取難題，提升故障分析解決效率。

安全分級方案

TencentOS tiny 提供了多個等級的 IoT 安全方案。您可以根據(jù)業(yè)務(wù)場景和成本要求選擇合適的安全解決方案，方便客戶在安全需求和成本控制之間進(jìn)行有效平衡。

5.2.2 TensorFlow Lite for Microcontrollers

TensorFlow Lite for Microcontrollers 是 TensorFlow Lite 的一個實(shí)驗(yàn)性移植版本，它適用于微控制器和其他一些僅有數(shù)千字節(jié)內(nèi)存的設(shè)備。

適用于微控制器的 TensorFlow Lite 專門用于在微控制器和其他只有幾千字節(jié)內(nèi)存的設(shè)備上運(yùn)行機(jī)器學(xué)習(xí)模型。核心運(yùn)行時可以放入 Arm Cortex M3 上 16 KB 的存儲空間中，并且可以運(yùn)行許多基本模型。它不需要操作系統(tǒng)支持、任何標(biāo)準(zhǔn) C/C++ 庫或動態(tài)內(nèi)存分配。

它可以直接在“裸機(jī)”上運(yùn)行，不需要操作系統(tǒng)支持、任何標(biāo)準(zhǔn) C/C++ 庫和動態(tài)內(nèi)存分配。核心運(yùn)行時(core runtime)在 Cortex M3 上運(yùn)行時僅需 16KB，加上足以用來運(yùn)行語音關(guān)鍵字檢測模型的操作，也只需 22KB 的空間。

功能和組件

C++ API，其運(yùn)行時(runtime)在 Cortex M3 上僅需 16KB

使用標(biāo)準(zhǔn)的 TensorFlow Lite FlatBuffer 架構(gòu)(schema)

為 Arduino、Keil 和 Mbed 等較為流行的嵌入式開發(fā)平臺預(yù)生成的項(xiàng)目文件

針對多個嵌入式平臺優(yōu)化

演示口語熱詞檢測的示例代碼

5.2.3 其他組件

MQTT、cJSON由TencentOS提供，用于MQTT通信實(shí)現(xiàn)，JSON數(shù)據(jù)打包解包。

5.3 任務(wù)代碼實(shí)現(xiàn)

5.3.1 主函數(shù)

初始化外設(shè)

初始化任務(wù)

啟動TencentOS

5.3.2 默認(rèn)任務(wù)

獲取兩個外接傳感器電平狀態(tài)

根據(jù)當(dāng)前配置選項(xiàng)以及數(shù)據(jù)狀態(tài)確定是否觸發(fā)人體識別

休眠(當(dāng)前暫未實(shí)現(xiàn))

5.3.3 識別任務(wù)

進(jìn)行攝像頭圖像采集

運(yùn)行人體識別模型

將識別完成信號傳遞給mqtt數(shù)據(jù)上傳任務(wù)

顯示攝像頭圖像，與人體識別情況，調(diào)試用

5.3.4 mqtt數(shù)據(jù)上傳任務(wù)

與esp8266模塊進(jìn)行AT通信，進(jìn)行wifi連接

登錄mqtt服務(wù)器，并訂閱mqtt發(fā)布

根據(jù)識別任務(wù)的信號發(fā)布會議室狀態(tài)消息到騰訊云

5.3.5 mqtt數(shù)據(jù)接受任務(wù)

接受并解析下行的MQTT數(shù)據(jù)

有效解析結(jié)果配置到設(shè)備設(shè)置

5.3.6 聲音采集任務(wù)

進(jìn)行聲音的采集

確定當(dāng)前外部聲音狀態(tài)，并將完成信號傳遞給默認(rèn)任務(wù)

(以上小節(jié)的代碼部分省略，有興趣的讀者可查看原文)

六、服務(wù)器部分6.1 云端

云端采用騰訊云IoT explorer平臺，設(shè)備通過esp8266模塊連接wifi入網(wǎng)。

6.2 客戶端

客戶端騰訊連連微信小程序，開發(fā)使用了標(biāo)準(zhǔn)面板，可以說超級超級簡單了，而且效果還不錯。

七、后記在開發(fā)中感覺TencentOS tiny特點(diǎn)，就是簡單，無論是API的設(shè)計，還是部署的復(fù)雜度上都大大降低，源碼的可讀性也比較高，配套資料也很齊全，新手也能快速憑借文檔入門。

騰訊云IoT explorer平臺可以說是做到一站式開發(fā)，讓我這個沒有接觸過云的新手也能快速上手，而且效果還不錯，進(jìn)階開發(fā)也提供了相對應(yīng)的接口，挺好的，之后的量產(chǎn)階段并沒有體驗(yàn)，不過看起來也是十分完善。

這個項(xiàng)目定位就是接入現(xiàn)有的會議室系統(tǒng)，讓整個系統(tǒng)能夠更好的形成閉環(huán)，因此在界面設(shè)計的時候就比較草率，不過好像也能考慮單獨(dú)使用啊。

本來也想對手上的項(xiàng)目進(jìn)一步優(yōu)化，但是無奈年后實(shí)在沒時間，只能暫時到此了，后期自行設(shè)計板卡時，會增加電子開關(guān)關(guān)斷外部外設(shè)，追加藍(lán)牙通信方式，增加深度休眠功能，充分發(fā)揮MCU低功耗特點(diǎn)，讓設(shè)備也能部署于供電不方便的地方。

原文標(biāo)題：AIoT應(yīng)用創(chuàng)新大賽獲獎作品精選：基于TencentOS Tiny 的會議室使用小助手

文章出處：【微信公眾號：恩智浦MCU加油站】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

審核編輯：湯梓紅