STM32 大型综合进阶项目｜滤波算法 + FreeRTOS 多任务 + LoRa/WiFi 双无线环境监测系统，分层工业级完整工程

一、项目概述与整体架构 1.1 项目核心功能 1、传感器采集与数字算法：DHT11 温湿度 + ADC 模拟量，滑动均值滤波消除数据抖动 2、FreeRTOS 实时多任务调度：采集任务、屏幕刷新、LoRa 收发、WiFi 上传、按键控制完全解耦 3、双无线双通道传输 LoRa SX1278：厂区 / 农田远距离点对点本地组网，无网络场景离线传输。 ESP8266 WiFi：TCP 客户端，局域网电脑 / 手机远程实时查看数据。 4、资源同步保护：互斥锁保护串口 / OLED，二值信号量同步按键中断任务 5、多重容错机制：无线断线自动重连、传感器读取失败容错、队列缓冲防丢包 6、本地人机交互：OLED 实时展示温湿度、电压、LoRa 信号、WiFi 在线状态 1.2 四层分层工业架构（进阶项目核心设计思想） 1、底层驱动层：ADC、DHT11、OLED、SPI-LoRa、USART-WiFi、EXTI 按键，纯硬件读写，无业务逻辑 2、算法处理层：滑动均值滤波、CRC16 校验、数据格式化封装，独立模块可复用 3、RTOS 任务层：按功能拆分独立任务，通过队列、信号量、互斥锁完成任务通信 4、业务应用层：数据转发、无线上报、人机界面、阈值判断报警 1.3 硬件资源分配 USART1：ESP8266 WiFi AT 通信（PA9/PA10）。 SPI1：SX1278 LoRa 模块。 IIC：0.96 寸 OLED（PB6/PB7）。 PA0：DHT11 温湿度传感器。 PA1：ADC 模拟采集通道。 EXTI0 (PA0)：按键中断，触发数据手动上传。 USART2：调试打印串口。 二、核心模块深度原理解析 2.1 滑动均值滤波算法（工程降噪刚需） 传感器受电源、电磁干扰会出现数值跳变，裸机单次采样数据波动大。滑动均值滤波采用固定长度窗口存储连续采样值，取平均值输出，平滑曲线同时保留实时性。 算法优势：计算量极小，单片机无算力压力，适配低速环境采集场景。 2.2 FreeRTOS 任务拆分设计逻辑（大型项目关键） 拒绝单一大循环，按功能独立、实时性分级划分任务： Task_Sensor（高优先级）：定时采集传感器，执行滤波算法 Task_LoRa（中优先级）：LoRa 点对点收发、本地组网转发 Task_WifiUpload（中优先级）：WiFi TCP 数据上传 Task_OLED（低优先级）：屏幕定时刷新，不抢占采集与通信 Task_KeyHandle（事件触发）：信号量唤醒，处理按键手动上报 资源保护规则： OLED、串口为独占硬件，访问全程加互斥锁，避免多任务刷屏乱码、打印交织 按键中断释放二值信号量，仅触发任务，中断不做复杂运算 2.3 双无线互补通信逻辑 LoRa：无基站、远距离、低速率，适合野外、厂区无网线场景，设备间互相转发监测数据 WiFi：依赖局域网、高速率，用于机房、办公室远程电脑上位机查看 系统自动识别无线连接状态，任一链路断开不影响另一套通信与本地显示。 三、极简分层核心源码（标准库 + FreeRTOS） 3.1 算法层：filter.h 滑动均值滤波 #ifndef __FILTER_H #define __FILTER_H

#define FILTER_WIN_SIZE 8 //滤波窗口大小

//温湿度、电压双通道滤波 float Filter_GetAdc(float new_val); uint8_t Filter_GetTemp(uint8_t new_temp); uint8_t Filter_GetHumi(uint8_t new_humi);

#endif #include “filter.h”

static float adc_buf[FILTER_