Arduino R4 WIFI板子测评及实列使用（风速测量）

在物联网或者一些项目开发过程中，我们需要相应的开发板，如树莓派、Arduino、Esp8266、ESP32等。不同的案例，选择的板子有所不同。本期为大家带来基于Arduino R4 WIFI 这款板子的测评和使用。

Arduino R4 WiFi和Arduino uno有何不同呢？通过对比，我做了一个表格。

可以看到，最大的不同时内存容量的增加以及支持WiFi何蓝牙连接。当然，价格也很可观！

实物

与其最大的特色，在于可以连接WiFi了。但你会说ESP8266不是更便宜吗？是的，但是Arduino支持更多的模拟脚针，如果是多个数据，esp8266就显得力不从心了。

接下来，我们通过一个小案例来测试其性能。

上报风速传感器

风速传感器采用小型直流有刷电机与三杯式旋转风杯组装而成,其工作原理为，当环境有水平流动风时，旋转风杯能够产生旋转，并带动小型电机产生电压,其电压与旋转速度基本成正比。利用此信号电压，可以对环境风速进行测量。

线路连接

(棕色) -- A0(蓝色)-- GND

实验代码

#include<WiFiS3.h>#include<ArduinoMqttClient.h>#include<ArduinoJson.h>// WiFi 配置constchar* ssid = "PDCN";constchar* password = "1234567890";// MQTT 配置constchar* mqttServer = "MQTT服务器地址";constint mqttPort = 1883;constchar* mqttUser = "admin";constchar* mqttPassword = "admin";constchar* mqttClientId = "ArduinoR4_Wind_";  // 将在setup中添加随机数constchar* mqttTopic = "fengsu"; //订阅主题WiFiClient wifiClient;MqttClient mqttClient(wifiClient);constint windPin = A0;char finalClientId[50];  // 存储完整的客户端ID// 添加校准相关变量constfloat VOLTAGE_OFFSET = 22.22;  // 无风时的电压偏移值（mv）constint CALIBRATION_SAMPLES = 10;  // 校准时的采样次数float voltageOffset = 0;  // 实际测得的电压偏移值// 生成随机的客户端IDvoidgenerateClientId(){unsignedlong randNumber = random(1000000, 9999999);sprintf(finalClientId, "%s%lu", mqttClientId, randNumber);  Serial.print("使用客户端ID: ");  Serial.println(finalClientId);}// 校准函数voidcalibrateSensor(){  Serial.println("开始校准风速传感器...");float sum = 0;for(int i = 0; i < CALIBRATION_SAMPLES; i++) {int sensorValue = analogRead(windPin);float voltage = sensorValue * (3.3 / 1023.0) * 1000;  // 转换为mv    sum += voltage;    delay(100);  }  voltageOffset = sum / CALIBRATION_SAMPLES;  Serial.print("电压偏移值: ");  Serial.println(voltageOffset);}voidconnectWiFi(){  Serial.println("n正在连接WiFi...");if (WiFi.status() == WL_NO_MODULE) {    Serial.println("通信失败！找不到WiFi模块");while (true);  }  String fv = WiFi.firmwareVersion();  Serial.print("固件版本: ");  Serial.println(fv);  WiFi.disconnect();  delay(1000);  Serial.print("正在连接到 ");  Serial.println(ssid);  WiFi.begin(ssid, password);int attempts = 0;while (WiFi.status() != WL_CONNECTED && attempts < 20) {    delay(500);    Serial.print(".");    attempts++;  }if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) {    Serial.println("nWiFi已连接");    Serial.print("IP地址: ");    Serial.println(WiFi.localIP());    Serial.print("信号强度: ");    Serial.println(WiFi.RSSI());  } else {    Serial.println("nWiFi连接失败！");  }}voidconnectMQTT(){if (!mqttClient.connected()) {    Serial.println("正在连接MQTT服务器...");// 设置MQTT连接参数    mqttClient.setId(finalClientId);    mqttClient.setUsernamePassword(mqttUser, mqttPassword);    mqttClient.setKeepAliveInterval(60 * 1000);    mqttClient.setCleanSession(true);  // 设置Clean Start为true    Serial.print("正在连接到MQTT服务器 ");    Serial.print(mqttServer);    Serial.print(":");    Serial.println(mqttPort);int attempts = 0;bool connected = false;while (!connected && attempts < 5) {      Serial.print("尝试 MQTT 连接...");if (mqttClient.connect(mqttServer, mqttPort)) {        Serial.println("已连接到MQTT服务器");        connected = true;      } else {        Serial.print("连接失败, 错误 = ");        Serial.println(mqttClient.connectError());        Serial.println("4秒后重试");        delay(4000);      }      attempts++;    }  }}voidsetup(){  Serial.begin(115200);while (!Serial) {    ; // 等待串口连接  }// 初始化随机数生成器  randomSeed(analogRead(0));  generateClientId();  pinMode(windPin, INPUT);  delay(1000);// 在连接WiFi前进行校准  calibrateSensor();  connectWiFi();}voidloop(){if (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {    Serial.println("WiFi连接断开，尝试重连...");    connectWiFi();    delay(5000);return;  }if (!mqttClient.connected()) {    connectMQTT();  }// 保持MQTT连接  mqttClient.poll();if (mqttClient.connected()) {// 读取风速传感器数据int sensorValue = analogRead(windPin);float voltage = sensorValue * (3.3 / 1023.0) * 1000;  // 转换为mv// 计算校准后的电压值float calibratedVoltage = voltage - voltageOffset;if (calibratedVoltage < 0) calibratedVoltage = 0;// 使用校准后的电压计算风速float speed = round(0.027 * calibratedVoltage * 10) / 10.0;  // 保留一位小数    StaticJsonDocument<200> doc;    doc["FS"] = speed;    doc["FDJ"] = getWindLevel(speed);char json[200];    serializeJson(doc, json);// 发布消息if (mqttClient.beginMessage(mqttTopic)) {      mqttClient.print(json);      mqttClient.endMessage();      Serial.print("发送成功: ");      Serial.println(json);    } else {      Serial.println("发送失败");    }  }  delay(5000);}// 获取风速等级函数constchar* getWindLevel(float speed){// 添加一个小的误差范围constfloat EPSILON = 0.0001;  // 误差范围if (speed >= 0.0 - EPSILON && speed <= 0.2 + EPSILON) return"无风";elseif (speed > 0.2 && speed <= 1.5) return"软风";elseif (speed > 1.5 && speed <= 3.3) return"轻风";elseif (speed > 3.3 && speed <= 5.4) return"微风";elseif (speed > 5.4 && speed <= 7.9) return"和风";elseif (speed > 7.9 && speed <= 10.7) return"轻劲风";elseif (speed > 10.7 && speed <= 13.8) return"强风";elseif (speed > 13.8 && speed <= 17.1) return"疾风";elseif (speed > 17.1 && speed <= 20.7) return"大风";elseif (speed > 20.7 && speed <= 24.4) return"烈风";elseif (speed > 24.4 && speed <= 28.4) return"狂风";elseif (speed > 28.4 && speed <= 32.6) return"暴风";elseif (speed > 32.6) return"飓风";return"未知等级";}

效果:

会向fengsu主题发送json数据，格式如下：

{"FS":1.1,"FDJ":"软风"}