一、项目基础信息

开源协议：MIT License

项目定位：面向专业环境监测的开源硬件 + 嵌入式软件一体化空气质量监测节点，支持多参数环境感知、本地可视化、多制式物联网传输，兼顾工业固定部署与野外便携电池使用。

⚠️ 项目官方重要声明：当前 PCB 仅为实验原型设计，尚未打样、硬件调试与功能验证，直接投产存在较高失效风险，二次开发与制版风险由使用者自行承担。

二、硬件整体架构设计

项目采用双主控异构架构，分工明确，实现 “数据处理” 与 “无线通信” 解耦，规避单 MCU 资源抢占问题：

1. 主处理器：STM32H743（ARM Cortex‑M7 @400MHz）

   承担核心任务：传感器数据采集、信号滤波、复杂环境算法运算、本地显示驱动、工业总线协议处理；外设资源丰富，引出 I²C、SPI、UART、CAN、USB、RS485。

2. 通信协处理器：ESP32‑C3‑WROOM‑02

   负责短距无线：Wi‑Fi、蓝牙；与 STM32H7 通信，实现数据上云、本地蓝牙调试。

3. 远距离通信模组：RAK3172 LoRaWAN

   搭配外置 SMA 天线接口，支持低功耗远距离广域物联网，适合野外、城市大范围网格化监测。

完整硬件能力清单

1. 传感器系统（模块化选配，可按需删减）

预留扩展点位：可新增气压、紫外线传感器。

2. 人机交互

1.5 英寸 RGB OLED 显示屏，分辨率 128×128，SPI 高速接口，支持传感器数据实时本地可视化。

3. 通信接口

• USB‑C：供电、设备调试、数据上传

• RS485 总线：适配工业现场长距离布线

• CAN 总线：支持多节点组网、工业设备互联

• Wi‑Fi / BLE（ESP32‑C3）

• LoRaWAN（RAK3172）远距离通信

4. 电源管理

支持锂电池供电，USB‑C 接入时同步给电池充电；一套硬件同时支持便携式野外使用与长期固定市电部署两种场景。

5. PCB 设计

使用 KiCad 完成全部原理图与 PCB 工程；电路板尺寸约 100mm × 75mm；硬件引脚对外开放，方便开发者二次扩展。

三、软件体系

仓库开放全部嵌入式源码，提供两种主流开发环境支持：

1. STM32CubeIDE：原生 STM32 开发方案

2. PlatformIO：跨平台开源嵌入式开发框架

内置软件资源

• 各传感器原厂适配开源驱动库

• 空气质量评估、环境数据校正示例算法

• OLED 屏幕实时数据可视化完整例程

• 多总线通信（CAN/RS485/UART）底层驱动示例

• LoRaWAN、Wi‑Fi 上云基础通信框架

软件设计思路：主 MCU 完成原始数据预处理，过滤噪声、计算衍生指标，再将数据包转发至 ESP32 或 LoRa 模组对外传输。

四、典型应用场景

1. 智慧城市方案

   城市网格化空气质量监测，大范围布设节点，搭建区域环境监测网络。

2. 工业环境监测

   工厂车间温湿度、VOC、粉尘、噪声长期持续采集，依靠 RS485/CAN 接入工业控制系统。

3. 室内 / 户外空气质量跟踪

   园区、建筑室内外长期环境数据记录。

4. 噪声污染与声学分析

   依靠双麦克风采集环境声级，实现噪声监测。

5. 便携式野外 IoT 终端

   锂电池供电，结合 LoRaWAN，适合无市电野外科研采集。

6. 高校科研与嵌入式教学平台

   同时覆盖高速 MCU、多传感器融合、无线通信、PCB 硬件设计，适合教学与课题研究。

五、项目优势与开发注意事项

✅ 项目亮点

1. 异构双 MCU 架构：高性能 H7 负责运算，ESP32 专职无线，系统稳定性更强；

2. 通信方案全覆盖：短距 Wi‑Fi / 蓝牙 + 工业有线 CAN/RS485 + 远距离 LoRaWAN；

3. 传感器模块化，硬件可裁剪，开发者可以根据需求删减传感器降低成本；

4. 软硬件全部开源，无闭源固件限制，支持自定义云端协议、自定义算法；

5. 原生支持电池便携场景，兼顾移动监测与固定站点部署。

⚠️ 核心风险提醒

项目 PCB 处于实验原型阶段：

• 尚未经过实物打样、硬件调试、长时间稳定性测试；

• 直接投板生产可能存在电源、信号完整性、外设兼容性问题；

• 正式使用前，建议先做原理图审查、信号仿真、小批量样板调试。

六、项目地址

https://github.com/emertcakir/OpenAirScope