基于ARM Linux和LVGL的智能宠物投喂系统设计与实现-优快云博客

基于ARM Linux和LVGL的智能宠物投喂系统设计与实现（超详细讲解）

一、项目背景与简介

随着智能家居和物联网的发展，宠物智能投喂器成为许多养宠家庭的刚需。本项目基于ARM Linux平台，结合LVGL（Light and Versatile Graphics Library）图形库，设计并实现了一套功能完善、界面友好、可扩展性强的智能宠物投喂系统。

适用人群： 嵌入式开发者、物联网爱好者、学生课程设计、LVGL学习者

二、系统功能与界面交互详解

1. 主界面

系统状态显示：实时显示“System Ready”或“Feeding…”等状态。
手动投喂：点击“Manual Feed”按钮，立即投喂50克（可扩展为自定义重量）。
进入设置：点击“Settings”按钮，跳转到投喂计划管理界面。

主界面布局示意：

标题
状态显示
[Settings] [Manual Feed]

2. 设置界面

投喂时间表格：显示所有已设置的投喂时间、重量、状态（启用/禁用）、操作。
添加投喂时间：点击“Add”弹出对话框，软键盘输入小时、分钟、重量。
删除投喂时间：点击表格“Delete”按钮，弹窗确认后删除。
返回主界面：点击“Return”按钮返回。

设置界面表格示例：

No.	Time	Weight(g)	Status	Actions
1	08:00	30.0	Enabled	Delete
2	18:30	50.0	Enabled	Delete

3. 软键盘与输入体验

点击输入框自动弹出软键盘，支持数字和小数点。
输入完成后点击“确认”关闭软键盘。
输入校验：小时0-23，分钟0-59，重量>0且支持小数点后一位。

三、核心技术与关键实现

1. LVGL图形界面设计

主界面与设置界面分别由setup_main_ui()和setup_settings_ui()构建。
控件使用：LVGL的lv_label、lv_btn、lv_table、lv_keyboard等。
事件绑定：如按钮点击、输入框聚焦、表格点击等，均通过lv_obj_add_event_cb实现。
中文字体支持：通过init_chinese_font()初始化，保证界面国际化。

关键代码片段：主界面初始化

void setup_main_ui() {
    g_main_screen = lv_screen_active();
    // 标题
    lv_obj_t *title_label = lv_label_create(g_main_screen);
    lv_label_set_text(title_label, "Smart Pet Feeder System");
    // 状态
    g_status_label = lv_label_create(g_main_screen);
    lv_label_set_text(g_status_label, "System Ready");
    // 设置按钮
    lv_obj_t *settings_btn = lv_btn_create(g_main_screen);
    lv_obj_add_event_cb(settings_btn, main_to_settings_cb, LV_EVENT_CLICKED, NULL);
    // 手动投喂按钮
    lv_obj_t *manual_btn = lv_btn_create(g_main_screen);
    lv_obj_add_event_cb(manual_btn, manual_feed_cb, LV_EVENT_CLICKED, NULL);
}

2. 投喂计划管理与定时检测

数据结构：

typedef struct {
    int hour;
    int minute;
    float weight;  // 食物重量(克)
    int enabled;   // 是否启用
} FeedingTime;

typedef struct {
    FeedingTime times[5];  // 最多5个投喂时间
    int time_count;        // 当前设置的时间数量
    int is_feeding;        // 是否正在投喂
    time_t last_feed_time; // 上次投喂时间
} PetFeederSystem;

添加/删除计划：通过add_feeding_time()和remove_feeding_time()操作结构体数组。
定时检测线程：

void *feeding_monitor_thread(void *arg) {
    while (1) {
        int time_index = check_feeding_time();
        if (time_index >= 0) {
            float weight = g_feeder_system.times[time_index].weight;
            start_feeding(weight);
        }
        sleep(30); // 每30秒检测一次
    }
}

手动投喂：

static void manual_feed_cb(lv_event_t *e) {
    if (lv_event_get_code(e) == LV_EVENT_CLICKED) {
        start_feeding(50.0); // 手动投喂50克
        update_main_ui();
    }
}

3. 硬件交互与模拟

投喂控制：

void start_feeding(float weight) {
    if (!g_feeder_system.is_feeding) {
        g_feeder_system.is_feeding = 1;
        // 这里可扩展为控制电机/舵机
        usleep(2000000); // 模拟2秒投喂
        g_feeder_system.is_feeding = 0;
    }
}

可扩展性：可根据实际硬件，替换或补充电机控制代码。

4. 线程与同步

主线程负责LVGL事件循环和UI刷新：

while (g_running) {
    lv_timer_handler();
    usleep(5000); // 5ms
}

定时检测线程负责自动投喂。
如需多线程安全，可引入pthread_mutex_t互斥锁保护全局数据。

四、代码结构与模块说明

文件/目录	作用说明
main.c	主程序入口，系统初始化、主循环
ui.c / ui.h	界面构建、事件处理
pet_feeder.c/.h	投喂计划管理、定时检测、硬件控制
lvgl/	LVGL图形库源码
CMakeLists.txt	CMake工程配置