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LattePanda 地面站项目P2.2 起飞条件检测系统（CLI & GUI）1

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前言

原创文章，转载引用务必注明链接，水平有限，如有疏漏，欢迎指正。

本文使用Markdown写成，为获得更好的阅读体验和正常的链接、图片显示，请访问我的博客原文：

http://**ceres.comblogs.com/sjqlwy/p/lattepanda_pyui.html

UPDATE：

Part 2：【童叟咸欺】LattePanda 地面站项目P2.2 起飞条件检测系统2

https://mc.dfrobot.com.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=25204

最近比较忙累，更新缓慢，烦请见谅。有问题欢迎PM。

本文测试环境：LattePanda：Windows 10 x64；Arduino 1.8.2；Python 3.6 + pyFirmata；TeamViewer 12|TightVNC C&S；host：Windows 7 x64

影响飞机飞行的六大气象因素

来自中国天气网：http://www.weather.com.cn/science/qxbk/jt/09/392758.shtml

气压	风
云	能见度
颠簸	结冰

目前，我们可以获取气压、风力、云层、能见度等方面的数据，而四轴飞行器属于低空飞行，并不会受颠簸、结冰影响。为此，我们设计如下：

通过在线天气预报API获取当前天气、风力、气压、能见度等信息；以及次日天气状况并进行判断
获取传感器数据显示当前环境状况（由于缺少专业传感器，未来会连接气象站套件、购置新传感器、连接其他MCU获取气压等数据）
显示结果
物理面板：使用LCD液晶屏、物理按钮、LED灯等指示起飞条件状态
图形界面（GUI）：图形程序或网页界面（Web Interface）
终端程序（CLI）：Python Shell|Windows Command Prompt

LattePanda 地面站项目P2.2 起飞条件检测系统（CLI & GUI）1图2

获取天气条件（输入）天气预报API

最简便且准确的途径就是获取天气预报啦，这里我们可以使用国内外诸多网站提供的服务API，可以在百度API Store查找使用各种免费收费服务。之前用过Yahoo、Weather等的API，这次无意中发现github上网友，非常棒，感谢LTonnyL整理的Awesome_APIs 列表(超链接已失效)，有可能的话大家可以去star或者捐赠。

我们选择中央天气预报(非官方) 这个API，首先数据准确，其次使用异常简单。

使用方法讲得很清楚，数据格式为json，如果不进行格式化，输出结果如下：

LattePanda 地面站项目P2.2 起飞条件检测系统（CLI & GUI）1图3

其中\uXXXX为JS string，虽然有很多小工具如curl、httpie配合json格式化工具可以完成解码，但是为了后续拓展方便，我们使用Python + requests库来实现数据获取与处理。

获取天气状况

测试环境：Python 3.6.1 for Windows；pyFirmata 1.0.3 (pyserial needed)；requests 2.14.2

代码如下：

[mw_shl_code=applescript,true][mw_shl_code=python,true]#!/usr/bin/env python3
#-*utf-8*-

import requests

def get_weather():
# use api from https://github.com/jokermonn/-Api/blob/master/CenterWeather.md
weather = requests.get('http://tj.nineton.cn/Heart/index/all',params = 'city=CHJS070000')
return weather.json()

status = get_weather()['status']
cond = get_weather()['weather'][0]['now']
tomorrow = get_weather()['weather'][0]['future'][1]

if status == 'OK':
      print("********当前天气********")
      print("当前城市：{0}\n当前天气状况: {1}\n温度: {2} ℃\n风向: {3}\n风速: {4} m/s\n风力大小: {5}\n空气湿度: {6}\n能见度: {7} km\n气压: {8} hPa".format(get_weather()['weather'][0]['city_name'], cond['text'], cond['temperature'], cond['wind_direction'], cond['wind_speed'], cond['wind_scale'], cond['humidity'], cond['visibility'], cond['pressure']))
      print("********明日天气********")
      print("明日天气情况：{0}\n风力大小：{1}".format(tomorrow["text"], tomorrow['wind']))
      if '雨' not in tomorrow['text']:
            affordable_wind = ('风力0级', '风力1级', '风力2级', '风力3级', '风力4级')
            if tomorrow['wind'] in affordable_wind:
                     # 后续加入字体颜色
                     print("明日适宜飞行！")
                     # 绿灯亮
      else:
            # 后续加入字体颜色
            print('明日不宜飞行！')
            # 红灯亮
else:
      print('failed to fetch weather condition of XuZhou!')[/mw_shl_code]

执行效果如下：

LattePanda 地面站项目P2.2 起飞条件检测系统（CLI & GUI）1图4

注意：

注意Python2和Python3的语法上稍有区别，建议阅读廖雪峰的Python教程和免费的《A Byte of Python3(中文版)》这本书。
requests库简单易用，内置json格式化功能。虽然还有许多其他更轻巧的库或者工具可以使用，但是使用优美的requests库可以降低学习成本，并为后续网络爬虫等的学习打下基础。
请参考该api的json返回示例，注意字典{}和序列[]，《A Byte of Python3(中文版)》有专门的讲解。
这里推荐使用字符串的format()方法进行格式化输出。
params = 'city=CHJS070000'以我家徐州为例，具体城市代码参考作者提供的数据库文件
因为计算机都是业余爱好，所以代码质量相当低，欢迎指正提建议。
当服务端 (Server)和客户端 (Viewer)都使用TightVNC时，可以直接进行文字复制黏贴，但是我这里中文会出现乱码，可能是两个文件编码不同也可能是TightVNC内置编码问题，不过使用文件传输功能没乱码。
后续准备增加适宜和不适宜起飞的字体颜色，由于Windows和Linux的实现有所不同，考虑可移植性，暂时不进行功能整合。可以参考Python实现Windows CMD命令行彩色输出和Python 命令行输出的颜色设置。

获取传感器数据与物理按钮控制

前文LattePanda 之深入学习 Firmata通讯有所介绍，我们这里先用简单的pyFirmata库进行演示模拟、数字传感器读写。最终效果为：读取光敏传感器、温湿度传感器数据进行显示（模拟、数字传感器读取），并且根据天气预报情况判断明日天气条件是否可以起飞，如果可以，则绿色led亮5s，否则红色led亮5s（数字写入）。未来加入物理大黄按钮进行控制（数字读取）。代码如下：

[mw_shl_code=python,true]from pyfirmata import Arduino, util
from time import sleep

# 初始化串口
board = Arduino('COM5')

print("********传感器数据********")
it = util.Iterator(board)
it.start()
board.analog[0].enable_reporting()
sleep(1) # 缓冲时间
# 待补充DHT11以及校准光敏传感器
print("环境亮度：{0}\n环境温度：{1}\n环境湿度：{2}\n".format(board.analog[0].read(), "N/A", "N/A"))
board.analog[0].disable_reporting()

# 绿灯亮
board.digital[9].write(1)
sleep(5)
board.digital[9].write(0)

# 红灯亮
board.digital[10].write(1)
sleep(5)
board.digital[10].write(0)[/mw_shl_code]

注意：

请填写正确的串口编号
使用第三方StandardFirmataPlus固件是出现问题，led点亮后无法熄灭，重新烧录官方StandardFirmata固件后回复正常，等待重新验证问题。
操作模拟端口时，建议启动一个迭代器线程进行处理，否则开发板会持续向串口发送数据，直到串口溢出。更多例子及使用方法请参考官方tests.py
开启reporting后请延时后读取模拟量，否则可能获取不到传感器数值；另外单次读取完毕请disable，不然也会一直发送数据（Tx白色指示灯常亮）
后续使用pyMata-aio取代pyFirmata库，它支持最新的firmata协议，使用异步，并且可以自动检测Arduino串口。
A9、A10分别接绿色、红色LED。

【APRS气象站套件（带风速计、风向仪、雨量器）】