#第十届立创电赛#EcoGuard - 基于RA4M2的低功耗智能农业环境监测节点 - 立创电子设计大赛

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<div class="document"> 注：* 为必填项 请在报名阶段填写 ↓ <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">* 1、项目功能介绍</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 请输入内容… EcoGuard是一个专为现代农业设计的、低功耗、多参数的户外环境监测解决方案。它能够实时监测作物生长所需的关键环境数据，并通过低功耗广域网（LoRa）技术将数据上传至云端平台，帮助农户实现精准化、数据驱动的种植管理。 1.1 解决的问题 在现代农业生产中，农户常常面临以下难题： 依赖经验种植：传统农业过度依赖人工经验，无法精准掌握土壤墒情变化 监测成本高昂：有线监测方案部署困难，现有无线方案功耗高且维护频繁 数据安全性弱：农业数据在传输过程中缺乏加密保护，易被篡改 野外供电困难：田间地头缺乏市电供应，设备续航能力有限 1.2 解决方案 EcoGuard通过以下技术手段解决上述问题： （1）多维度环境参数精准监测采用高精度电容式土壤湿度传感器，实时监测0-100%vol土壤含水量，精度达±3% 使用DS18B20防水温度传感器，监测-55°C~+125°C土壤温度变化集成BH1750数字光照传感器，感知0-65535lux光强变化通过RA4M2内置12位ADC，实现多通道传感器数据采集 （2）超低功耗智能调度系统充分利用RA4M2的多种低功耗模式（运行模式80μA/MHz，待机模式0.7mA）采用"采集-传输-深度睡眠"的工作节奏，最大化降低功耗设计智能唤醒机制：定时唤醒（可配置）+中断唤醒（紧急情况）理论续航时间：单节18650锂电池可达12个月以上 （3）安全可靠的远程数据传输采用LoRaWAN无线通信技术，传输距离达5-15公里（视距）利用RA4M2内置安全加密引擎(SCE)，对传输数据实施AES-128加密支持OTA空中升级，可远程更新设备固件集成数据重传和校验机制，确保数据完整性 （4）绿色能源自维持设计集成0.5W太阳能电池板，实现能源自给自足设计智能电源管理电路，支持太阳能优先供电模式实现电池电压实时监测，低电量自动报警 1.3 典型应用场景 大型农场：分布式部署多个监测节点，构建农田环境物联网 农业科研：长期采集作物生长环境数据，支持精准农业研究 智慧大棚：实时监测棚内环境，为自动控制系统提供数据支持 丘陵山区：解决偏远地区无网络覆盖地区的环境监测难题 1.4 技术特色与创新 硬件级安全：利用RA4M2的TrustZone®技术和SCE加密引擎，提供端到端数据保护 无按键设计：通过电容触摸感应单元(CTSU)实现触摸配置，提升设备密封性 自适应采样：根据环境变化自动调整采样频率（如雨天增加湿度采集频次） 快速部署：采用一体化设计，插土即用，无需复杂调试 注：主题不限，可以是解决生活/工作中的某个问题、为某个人群/场景设计的方案、毕业设计/课程设计/DIY项目/纯属炫酷项目等。主要讲一下自己通过什么手段解决了什么问题。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*2、项目属性</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 请输入内容… 物联网终端设备（IoT End Device） / 智慧农业（Smart Agriculture）解决方案。 嵌入式系统开发：基于瑞萨RA4M2 MCU（Arm Cortex-M33内核）和FSP（Flexible Software Package）开发。 低功耗设计：深入利用MCU的低功耗模式和外设管理策略。 传感器技术：多种模拟/数字传感器的数据采集与校准。 无线通信技术：LoRaWAN或私有LoRa协议栈的应用。 硬件安全：TrustZone®和SCE的实践应用。 注：请说明项目是否首次公开；项目是否为原创；项目是否曾经在其他比赛中获奖，若有获奖则叙述获奖详情；项目是否在学校参加过答辩。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">* 3、开源协议</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 请输入内容… 本项目采用 Apache License 2.0 作为开源协议。Apache License 2.0 是一种非常流行的宽松式开源协议（Permissive Open Source License）。它与 GNU GPL 等“著佐权（Copyleft）”协议不同，对使用者的限制更少，更加友好和开放。 1. 开源内容与范围 本项目遵循 “核心功能彻底开源” 的原则，开源范围包括但不限于： 硬件设计：完整的原理图、PCB布局文件（立创EDA专业版格式）、物料清单（BOM）。 嵌入式固件：基于瑞萨FSP（Flexible Software Package）开发的全部源代码，包括传感器驱动、低功耗管理、LoRaWAN通信、安全加密等核心模块。技术文档：硬件设计指南、软件开发环境搭建教程、数据协议说明、功耗测试报告等。 项目核心功能的开源度超过90%，确保任何开发者都能基于此项目进行二次开发或复现。 2. 开源协议：Apache License 2.0 本项目采用 Apache License 2.0 开源协议。这是一个对商业应用非常友好的协议，意味着您可以： 自由地将本项目的代码和设计用于个人、公司内部或商业目的。 自由地修改和扩展代码以满足您的特定需求。 将本项目作为专有产品或服务的一部分进行分发和销售。 您需要遵守的条款非常简单： 保留原始声明：在您分发的任何副本中，必须包含原始的版权声明、专利、商标和归属信息，以及一份本Apache License 2.0的副本。 声明修改：如果您修改了文件，必须在修改的文件中添加明确的声明，说明您对文件进行了更改。 NOTICE文件：如果项目中包含了NOTICE文本文件，那么您分发的任何衍生作品中也需要附带该NOTICE文件的内容。 3. 对使用者的承诺与免责 承诺：开源的是经过充分测试和验证的技术方案，并会持续维护和更新。 免责：该技术方案按“原样”提供，无任何明示或暗示的担保，包括但不限于对适销性、特定用途适用性及非侵权性的担保。使用者需自行承担使用本项目所带来的所有风险。对于因使用本项目数据、代码而产生的任何直接、间接、偶然、特殊、示范性或惩戒性损害，项目开发者及贡献者不承担任何责任（除非适用法律有明确规定）。 注：利他即利己，请认真阅读下述内容。 <ol style="line-height: 1.8;"> <li class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt pap-hanging-indent-1.6em" style="line-height: 1.8;">拥抱开源，赋予项目无限价值。建议项目核心功能开源80%以上；</li> <li class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt pap-hanging-indent-1.6em" style="line-height: 1.8;">若某一部分功能不可替代且删掉之后项目无法解决对应的问题，则这一部分实现的功能就是项目的核心功能；比如设计了一台电子负载且设计了一款上位机软件监控功率变化，则电子负载为核心功能，上位机软件为辅助功能；比如电子负载中使用了一款隔离485模块与上位机通信，则此485模块实现的通讯功能为辅助功能； </li> <li class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt pap-hanging-indent-1.6em" style="line-height: 1.8;">项目应选择适合自己的<a href="/posts/98fdb2accd754af7b51990790db3b47a" target="_blank">开源协议</a>，若项目引用其他开源项目，应注明来源并遵循原作者的开源协议规定；原创项目推荐使用GPL3.0开源协议；</li> <li class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt pap-hanging-indent-1.6em" style="line-height: 1.8;">直接引用开源项目的原电路或原代码实现的功能不可作为自己项目的核心功能、使用市场上通用模块直接实现的功能不可作为自己项目的核心功能。</li> </ol> 请在竞赛阶段填写 ↓ <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*4、硬件部分</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 请输入内容… 注：请前往<a href="https://lceda.cn/editor" target="_blank">嘉立创EDA</a> 生成/上传设计文件，文件完成后，相关文稿将自动生成至项目详情；这里可以详细说明您的项目实现原理和机制、注意事项、调试方法、测试方法等。推荐图文并茂的形式向别人介绍您的想法。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*5、软件部分</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 请输入内容… 注：若您的项目涉及软件开发，请在附件上传对应的工程源码。这里可以详细说明您的软件流程图、功能模块框图、相关算法的解释或科普、源码结构、编译环境的搭建和配置、源码编译方法、程序烧录方法等。推荐图文并茂的形式向别人介绍您的想法。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*6、BOM清单</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 请输入内容… 注：项目涉及的BOM清单。在<a href="https://lceda.cn/editor" target="_blank">嘉立创EDA</a> 生成/上传设计文件后，BOM将自动生成至项目详情；建议包括型号、品牌、名称、封装、采购渠道、用途等内容。具体内容和形式应以表达清楚项目构成为准。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*7、大赛LOGO验证</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 请上传包含大赛logo的项目图片，logo以丝印形式印刷在PCB上面。 点击zip下载大赛logo标识！ <a href="https://image.lceda.cn/easyedaResource/images/d1bbfd69f9404f56901a0e7b849b7245.rar" target="_blank">（大赛标识）.zip</a> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">* 8、演示您的项目并录制成视频上传</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 视频要求：请横屏拍摄，分辨率不低于1280×720，格式Mp4/Mov，单个视频大小限100M内； 视频标题：立创电赛：{项目名称}-{视频模块名称}；如立创电赛：《自动驾驶》-团队介绍。 <a href="/posts/42551e8f2f2548cabc1c36626a42da94" target="_blank">前往查看更多详情＞</a> </div>