嵌入式人别再瞎折腾了!这8个开源项目,解决按键/队列/物联网所有痛点,小白也能抄作业

嵌入式人别再瞎折腾了!这8个开源项目,解决按键/队列/物联网所有痛点,小白也能抄作业

你是不是也有过这样的崩溃时刻:想做个按键控制,结果长按、连击、组合键的逻辑写了200行if-else,最后还时不时串键;想缓存串口数据,自己写的队列要么溢出要么丢包,调试到半夜怀疑人生;想搞个智能家居,连网、控设备、做界面绕得头皮发麻......

其实嵌入式开发早有"现成答案"!GitHub上藏着一堆超实用的开源项目,从单个功能模块到完整硬件方案,全是前辈们踩坑后的精华。今天就把这些"省时神器"扒出来,不用你再从零造轮子,看完就能直接用!

一、实用软件模块篇:解决单个功能的"小而美"

先从最基础的功能模块说起------这些项目就像厨房的"预制菜",不用你从头切菜调味,拆开就能怼进代码里,专治各种"重复造轮子"。

1. MultiButton:把按键逻辑"打包"的神器

痛点 :处理按键时,光是"单击、长按、连击、组合键"就得写一堆状态判断,稍微复杂点就容易出bug,比如长按没触发,反而误判成两次单击。
项目地址https://github.com/0x1abin/MultiButton
它能帮你做什么

不管是单个按键的"按下/松开",还是长按后的"持续触发",甚至是多个按键同时按的"组合键",这库都帮你封装好了。你不用管底层怎么扫描、怎么计时,只要告诉它"按这个键要触发什么动作"就行。

比如想实现"按一下开灯,长按3秒调光",以前得自己记按下时间、判断时长,现在直接绑定两个事件,几行代码搞定。

简单用例(一看就懂)

c 复制代码
#include "multi_button.h"
// 先定义两个按键(比如一个控制灯,一个控制风扇)
struct Button light_btn, fan_btn;

// 按键触发时要做的事(回调函数)
void light_btn_callback(void *btn) {
    struct Button *handle = (struct Button *)btn;
    // 看当前是哪种按键事件
    switch(handle->event) {
        case PRESS_DOWN:  // 按下
            printf("灯的按键按下去了\n");
            break;
        case LONG_PRESS_START:  // 长按开始(比如3秒)
            printf("长按开始,灯开始调光\n");
            break;
    }
}

// 初始化按键
void setup() {
    // 绑定按键:light_btn是哪个按键,read_light_btn_GPIO是读GPIO的函数
    button_init(&light_btn, read_light_btn_GPIO, 0);
    // 给按键绑定事件:按下时触发light_btn_callback
    button_attach(&light_btn, PRESS_DOWN, light_btn_callback);
    // 启动按键监测
    button_start(&light_btn);
}

// 主循环里每隔5ms扫一次(不用改)
void main_loop() {
    button_ticks();
}

适用场景:遥控器、智能开关、带按键的传感器,只要涉及按键操作,它都能扛。

2. QueueForMcu:单片机的"快递柜",数据再也不丢了

痛点 :中断里接收到数据,主循环还没处理完,新数据又来了------要么丢数据,要么程序崩;多个传感器同时发数据,顺序全乱,根本没法处理。
项目地址https://github.com/xiaoxinpro/QueueForMcu
它能帮你做什么

这东西就是单片机里的"快递柜":数据来了先存进"柜子"里(队列),主循环什么时候有空,再按顺序一个个取出来处理。哪怕中断里数据来得再快,只要"柜子"没满,就不会丢;而且支持中断和主循环同时操作,不用担心"抢数据"的问题。

简单用例(比如处理串口数据)

c 复制代码
#include "queue.h"
// 定义一个"快递柜":32个位置,存uint8_t类型的数据
#define QUEUE_SIZE 32
uint8_t queue_buffer[QUEUE_SIZE];  // 柜子的"格子"
Queue_t uart_queue;  // 队列本身

// 初始化队列(相当于把快递柜搭好)
void setup() {
    Queue_Init(&uart_queue, queue_buffer, QUEUE_SIZE);
}

// 串口接收到数据的中断函数(数据来了先存柜子)
void uart_rx_handler(uint8_t data) {
    // 先看柜子满没满,没满就存进去
    if (!Queue_IsFull(&uart_queue)) {
        Queue_Put(&uart_queue, data);
    }
}

// 主循环里慢慢处理数据
void main_loop() {
    uint8_t data;
    // 只要柜子里有数据,就一个个取出来处理
    while (!Queue_IsEmpty(&uart_queue)) {
        if (Queue_Get(&uart_queue, &data)) {
            process_data(data);  // 你的数据处理函数
        }
    }
}

适用场景:串口数据缓存、按键事件排队、多个传感器数据排序,总之只要涉及"数据暂时存起来,后面再处理",它就是刚需。

3. StateMachine:给设备装"导航",状态再也不混乱

痛点 :做个智能门锁,要处理"锁定、解锁中、已解锁、报警"这几个状态,结果状态之间跳来跳去,比如"已解锁"时按错密码,本该进报警,结果还在解锁状态------说白了就是没管好"状态转换"。
项目地址https://github.com/kiishor/UML-State-Machine-in-C
它能帮你做什么

这东西就是设备的"导航系统",按照UML标准帮你定义"哪些状态能转去哪些状态",比如"锁定状态"只能接收"密码正确(转解锁中)"或"密码错误(转报警)",其他状态触发不了,从根源上避免混乱。而且支持嵌套状态(比如"解锁中"还能分"验证密码""电机转动"),复杂逻辑也能理清。

简单用例(智能门锁)

c 复制代码
// 先定义门锁的所有状态
typedef enum {
    STATE_LOCKED,    // 锁定
    STATE_UNLOCKING, // 解锁中
    STATE_UNLOCKED,  // 已解锁
    STATE_ALARM      // 报警
} door_state_t;

// 定义触发状态变化的事件
typedef enum {
    EVENT_PASSWORD_CORRECT,  // 密码正确
    EVENT_PASSWORD_WRONG,    // 密码错误
    EVENT_TIMEOUT            // 超时(比如解锁后没关门)
} door_event_t;

// 定义"状态转换规则":相当于导航地图
const state_transition_t door_transitions[] = {
    {STATE_LOCKED, EVENT_PASSWORD_CORRECT, STATE_UNLOCKING},  // 锁定→密码对→解锁中
    {STATE_LOCKED, EVENT_PASSWORD_WRONG, STATE_ALARM},        // 锁定→密码错→报警
    {STATE_UNLOCKING, EVENT_TIMEOUT, STATE_UNLOCKED},         // 解锁中→超时→已解锁
    // 更多规则...
};

适用场景:智能门锁、洗衣机控制、工业设备流程(比如注塑机的"加热→注塑→冷却"),只要设备有多个状态,用它就能避免"状态乱跳"。

二、完整项目篇:拿过去就能搭硬件的"成品方案"

如果说模块是"零件",那这部分就是"半成品"------从硬件到软件都给你搭好了,你改改参数、换个传感器,就能做成自己的项目。

1. TinyGameEngine:在STM32上玩"复古游戏",小白也能当游戏开发者

痛点 :想在单片机上做个贪吃蛇,结果要自己写像素绘制、按键响应、碰撞检测,光是画个"蛇头"就得调半天,最后还卡得不行。
项目地址https://github.com/juj/fbcp-ili9341
它能帮你做什么

这是个专门给STM32用的"游戏引擎",相当于把"画画、音效、按键、碰撞"这些游戏必备功能都做好了。你不用管"怎么在LCD上画个方块""怎么判断蛇撞到墙",只要写"蛇怎么动、食物在哪出现"的逻辑就行,甚至还支持存档(用EEPROM存游戏进度)。

它能做哪些游戏

  • 贪吃蛇:经典中的经典,引擎帮你处理蛇身跟随、食物刷新、碰撞死亡;
  • 俄罗斯方块:方块下落、旋转、消除的逻辑都封装好了,你只管调速度;
  • 打砖块:反弹球的物理碰撞、砖块消除效果,直接用现成的接口。

适合人群:想练手STM32、又想做个"能玩的项目"的新手,做完能当摆件,成就感拉满。

2. HomeAutomation:自己搭智能家居,不用再买"米家全家桶"

痛点 :想做智能家居,买现成的设备又贵又不灵活,自己做又不知道怎么连传感器、怎么控灯、怎么搞手机界面------总之就是"无从下手"。
项目地址https://github.com/home-assistant/core
它能帮你做什么

这是个完整的智能家居系统方案,相当于给你一套"搭建手册":用ESP32当"大脑"(中央控制器),连接温湿度、光照、烟雾传感器(眼睛),控制继电器(灯/插座)、舵机(门锁)、LED(氛围灯)(手脚),还支持WiFi、蓝牙、Zigbee三种通信方式,手机能通过Web界面实时看数据、控设备,甚至能存传感器数据(比如记录一周的温湿度变化)。

核心功能模块

  • 设备抽象层:不管是灯还是插座,都用统一的"初始化、读状态、控制"接口,不用重复写代码;
  • 场景自动化:比如"光照低于200lux时自动开灯""温湿度高于28℃时自动开风扇",自己设规则就行。

适合人群:想折腾智能家居、又想"自定义功能"的玩家,比如你想做个"烟雾报警时自动开窗",现成设备做不到,但这个项目能改。

3. CanBus-Triple:CAN总线调试神器,汽车/工业设备都能用

痛点 :做汽车电子或工业控制,要调试CAN总线(比如读汽车OBD数据、调试工业CANopen设备),买专业调试器要几千块,性价比太低;自己写代码读CAN帧,又看不到实时数据,没法分析。
项目地址https://github.com/CANBus-Triple/CANBus-Triple
它能帮你做什么

这是个开源的CAN总线分析仪,相当于"几百块实现几千块设备的功能":能实时捕获CAN帧(看总线上发了什么数据)、自定义发送CAN帧(模拟设备发指令)、解析常见协议(比如汽车的OBD-II、工业的CANopen),还能通过WiFi远程控制(不用插电脑,手机也能看数据),甚至能过滤特定ID的数据(只看你关心的设备)。

应用场景

  • 汽车诊断:读汽车的转速、水温、故障码(OBD-II协议);
  • 工业调试:调试CANopen设备(比如电机、传感器),看数据有没有传对;
  • 逆向工程:分析未知的CAN协议(比如某设备的控制指令)。

适合人群:做汽车电子、工业控制的开发者,能省不少调试成本。

三、物联网项目篇:让设备"连上网"的必备工具

物联网项目的核心是"连网+传数据",这部分项目就是帮你解决"怎么连、怎么传、怎么省电"的问题。

1. ESP32-IoT-Platform:物联网开发"全家桶",连网传数据不用愁

痛点 :做物联网项目,最烦的就是"连网配置"(WiFi怎么连、蓝牙怎么配对)、"云端通信"(MQTT怎么发数据、HTTP怎么调接口)、"手机界面"(怎么搞个APP控设备)------这些事儿占了80%的开发时间。
项目地址https://github.com/espressif/esp-idf
它能帮你做什么

这是乐鑫(ESP32的厂商)官方的物联网平台,相当于"把物联网开发的所有坑都填好了":支持ESP32/ESP8266两种硬件,WiFi、蓝牙、LoRa三种连网方式,MQTT、HTTP、CoAP三种云端通信协议,甚至还给你现成的Android/iOS APP模板、Web管理界面------你只管读传感器数据、控执行器,剩下的"连网、传数据、做界面"都不用自己写。

简单用例(环境监测站)

c 复制代码
// 定义要传的环境数据
typedef struct {
    float temperature;  // 温度
    float humidity;     // 湿度
    uint16_t pm25;      // PM2.5
    uint16_t co2;       // CO2
    uint32_t timestamp; // 时间戳
} env_data_t;

// 数据采集任务(每隔1分钟发一次数据到云端)
void sensor_task(void *pvParameters) {
    env_data_t data;
    while(1) {
        // 读传感器数据(你只要实现这部分)
        data.temperature = read_temperature();
        data.humidity = read_humidity();
        data.pm25 = read_pm25();
        data.co2 = read_co2();
        data.timestamp = get_timestamp();
        
        // 发数据到云端(现成接口,不用自己调MQTT)
        mqtt_publish("sensor/env", &data, sizeof(data));
        
        // 等1分钟再采集
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(60000));
    }
}

适合人群:刚接触物联网的新手,不用再逐个学"WiFi配置""MQTT协议",直接用现成的接口。

2. PowerManagement:让设备"多活几天",低功耗优化神器

痛点 :做电池供电的设备(比如无线传感器、智能门锁),明明用的是锂电池,结果几天就没电了------不是电池不行,是没做好功耗优化,设备一直"醒着"耗电。
项目地址https://github.com/espressif/esp-idf/tree/master/examples/system/deep_sleep
它能帮你做什么

这是ESP32的低功耗管理方案,相当于教你怎么让设备"该睡就睡,该醒就醒":支持"深度睡眠"(功耗低到微安级,相当于设备"冬眠")、"定时唤醒"(比如每隔10分钟醒一次,读数据后再睡)、"事件唤醒"(比如有人按按键,设备才醒),还能动态调节CPU频率(负载低时降频省电)、按需开启外设(不用的传感器就关掉)。

简单用例(低功耗传感器)

c 复制代码
#include "esp_sleep.h"
#include "esp_wifi.h"

// 进入低功耗模式(睡sleep_time_ms毫秒后醒)
void enter_power_save_mode(uint32_t sleep_time_ms) {
    // 先关掉WiFi(联网最耗电)
    esp_wifi_stop();
    // 关掉不用的外设(比如LED、传感器)
    disable_unused_peripherals();
    
    // 配置唤醒源:定时唤醒(睡够时间就醒)+ 外部中断唤醒(比如按按键)
    esp_sleep_enable_timer_wakeup(sleep_time_ms * 1000);  // 定时唤醒
    esp_sleep_enable_ext1_wakeup(GPIO_SEL_0, ESP_EXT1_WAKEUP_ANY_HIGH);  // 按键唤醒
    
    // 进入深度睡眠(相当于"冬眠")
    esp_deep_sleep_start();
}

// 唤醒后处理(看是被什么唤醒的)
void handle_wakeup() {
    esp_sleep_wakeup_cause_t wakeup_reason = esp_sleep_get_wakeup_cause();
    switch(wakeup_reason) {
        case ESP_SLEEP_WAKEUP_TIMER:  // 定时唤醒
            printf("到点了,读传感器数据\n");
            collect_sensor_data();  // 读数据
            break;
        case ESP_SLEEP_WAKEUP_EXT1:  // 按键唤醒
            printf("有人按按键,处理用户操作\n");
            handle_user_input();  // 处理按键
            break;
    }
}

适合人群:做无线、电池供电设备的开发者,比如无线温湿度传感器、智能门锁,用它能让电池寿命翻几倍。

四、创意项目篇:好玩又实用的"小发明"模板

不想做枯燥的工业项目?这两个创意项目能让你把单片机玩出花,做完还能用在生活里。

1. MusicBox:自己做个音乐盒,能播SD卡里的歌

痛点 :想买个音乐盒,要么只能放固定的几首歌,要么音质差;想自己做,又不知道怎么读SD卡、怎么解码MP3、怎么输出音频------一堆音频相关的坑。
项目地址https://github.com/TheRemote/PicoMusicBox
它能帮你做什么

这是个基于单片机的音乐盒项目,相当于给你一套"音乐播放解决方案":支持读SD卡里的MP3/WAV文件(不用自己写文件系统)、PWM/DAC两种音频输出(音质可选)、OLED显示歌名/进度(不用自己画界面)、按键控制播放/暂停/切歌/调音量,甚至还能调音调(比如把歌变调,搞点有趣的效果)。

硬件要求

单片机(比如树莓派Pico、STM32)+ SD卡模块 + OLED屏 + 音频模块(比如MAX98357),成本也就几十块,比买现成的音乐盒灵活多了。

玩法

可以做成"生日音乐盒",存上朋友喜欢的歌;也能做成"床头音响",连手机蓝牙播歌(稍微改改代码就行)。

2. SmartClock:不止看时间,还能当"家庭小助手"

痛点 :普通时钟只能看时间,想知道温湿度得再买个传感器,想设闹钟得用手机------东西越堆越多,桌面乱糟糟。
项目地址https://github.com/witnessmenow/ESP32-Trinity
它能帮你做什么

这是个多功能智能时钟,相当于"把时钟、温湿度计、天气预报、闹钟、氛围灯"整合到一起:用ESP32做主控,支持NTP网络时间同步(不用手动调时间)、OLED/LCD显示时间/温湿度/天气(不用自己爬天气接口)、自定义音乐闹钟(存喜欢的歌当铃声)、RGB氛围灯(能跟着时间/天气变颜色),还能通过手机APP远程设置(比如在公司设好家里的闹钟)。

核心功能

  • 时间:NTP同步,精确到秒,支持12/24小时制;
  • 环境:显示温湿度、光照强度(接个光照传感器就行);
  • 天气:连网获取未来3天天气预报(支持国内城市);
  • 闹钟:支持多个闹钟,铃声可以是MP3文件;
  • 氛围灯:RGB灯效,比如晚上自动变暗,早上渐变亮。

适合人群:想做个"实用又好看"的桌面摆件,同时练手ESP32联网、显示、传感器的新手。

五、调试工具篇:让调试效率翻倍的"辅助神器"

嵌入式开发"三分写代码,七分调bug",好的工具能让你少走很多弯路,比如下面这个串口波形显示工具。

SerialPlotter:串口数据"可视化",再也不用对着数字发呆

痛点 :调试传感器时,串口打印一堆数字(比如温湿度、ADC值),想知道数据变化趋势,得自己把数字抄下来画表格------眼睛都看花了,还容易看错。
项目地址https://github.com/devinaconley/arduino-plotter
它能帮你做什么

这是个串口数据可视化工具,相当于"把数字变成波形图":你只要按固定格式从串口发数据(比如"时间戳:温度:湿度:光照"),它就能自动生成多通道波形图,不同数据用不同颜色区分,还能缩放时间轴、看实时数值、导出数据(比如把一天的温湿度波形存成文件),甚至支持"触发捕获"(比如只有温度超过30℃时才显示波形)。

数据格式示例

c 复制代码
// 按"时间戳:通道1:通道2:通道3"的格式发数据
void send_plot_data() {
    static uint32_t timestamp = 0;  // 时间戳(每次加1)
    // 比如发"时间戳:ADC0电压:ADC1电压:温度"
    printf("%lu:%.2f:%.2f:%.2f\n",
           timestamp++,  // 时间戳
           read_adc(0)*3.3/4095,  // ADC0电压(12位ADC,参考电压3.3V)
           read_adc(1)*3.3/4095,  // ADC1电压
           read_temperature()     // 温度
    );
}

适合场景:调试传感器(看数据是否稳定)、PID控制(看输出是否收敛)、电源电压监测(看是否有波动),总之只要涉及"连续数据变化",用它调试效率能翻几倍。

最后说两句

其实嵌入式开发不用"死磕",很多前辈已经把难走的路铺好了------这些开源项目不仅能帮你省时间,更重要的是能让你学习"优秀的代码逻辑"(比如队列的实现、状态机的设计)。

如果觉得某个项目有用,不妨去GitHub给作者点个Star(开源精神的鼓励),遇到问题也能看Issues里的讨论,甚至自己提PR贡献代码------嵌入式圈子的快乐,不就是"互相抄作业,一起进步"嘛~

相关推荐
LHX sir5 小时前
巨头撤退,玩家内卷!2025,IoT平台的生死劫与重生路
开发语言·前端·物联网·低代码·ui·前端框架·交互
安科瑞王可5 小时前
基于物联网的智慧用电云平台构建与火灾防控应用研究
物联网·云平台·电气火灾·智慧用电·能耗管理
ajassi20005 小时前
开源 C++ QT Widget 开发(十二)图表--环境监测表盘
c++·qt·开源
m0_571372825 小时前
关于嵌入式学习——嵌入式硬件2
linux·驱动开发·嵌入式硬件·学习
hardStudy_h6 小时前
详解STM32的完整启动流程
stm32·单片机·嵌入式硬件
皆过客,揽星河6 小时前
c语言程序之魂——算法(练习题,流程图,程序源码)
c语言·算法·流程图·源码·辗转相除法·c语言程序设计
ShineWinsu6 小时前
对于牛客网—语言学习篇—编程初学者入门训练—复合类型:BC141 井字棋及BC142 扫雷题目的解析
c语言·练习·小游戏·扫雷·牛客网·五子棋·井字棋
丑小鸭是白天鹅6 小时前
嵌入式C语言之链表冒泡排序
c语言·开发语言·链表
focksorCr6 小时前
C 内存对齐踩坑记录
linux·c语言·gnu